当前位置:首页 >> 信息与通信 >>

微波仿真论坛


32

J Magn Mater Devices 文章编号 1001-3830 2000

V 31 No5 ol 05-0032-04

微波铁氧体材料的发展概况
韩志全 中国西南应用磁学研究所 四川绵阳 摘
展望

621000



对微波铁氧体多晶和单晶材料的近期发展概况进行了综合评述 并给出前景

关键词 多晶铁氧体 单晶铁氧体 铁氧体薄膜 铁磁共振 性能 应用 中图分类号 TM277 文献标识码 A

1

前言

微波铁氧体材料及器件在国防电子及 卫星通讯和移动通信等方面有着广泛的应 用 器件的工作原理主要是利用了材料磁 导率的张量特性及铁磁共振效应 即在稳 恒磁场 H 及微波磁场 h 的共同作用下磁化 强度 M 绕 H 所作的旋进运动 所以 微 波铁氧体材料和器件又称为旋磁材料和器 件 器件对旋磁材料的主要要求为 铁磁 共振线宽 H 小 具有所要求的饱和磁化 强度 Ms 微波介电损耗 tg δ ε 小 居里温 度高 Ms 的温度系数低以及高功率临界场 hc 高即自旋波线宽 Hk 高等等 旋磁材料主要包括有石榴石型 尖晶 石型和六角晶系 磁铅石型 多晶和单晶 铁氧体材 料 经 过 半 个 世 纪 的 研 究 与 开 发 世界各 大 国 的 旋 磁 材 料 已 经 相当 成 熟 美国 Trans Teck 法国 Thomson 日 本 TDK 等公司的有关产品早在六七十年 代就已定型 俄罗斯 Doman 公司的要晚一 些 这些公司的有关产品目录代表了当前 世界主流产品的性能 我国的旋磁材料研 制工作起步稍晚 但在尖端技术需求的带
收稿日期

动下也取得了长足的进步 一些研究工作 已达国际先进水平 如小线宽材料在 1979 年就作到了 H=112A/m[1] 在损耗来源等 方面的独到见解和理论模型[2,3] 已引起国际 学术界的关注 就研究深度和产品性能而 言 国内要首推中国西南应用磁学研究所 西磁所 在批量化大规模生产方面 北京无线电测量研究所和南京电子技术研 究所近年来已先行了一步 下面仅以西磁 所产品为例就国内旋磁材料的现状作一简 介和评述

2
2.1

微波铁氧体多晶材料

石榴石 复合钇铁石榴石 YIGs 和复合钇钆 石榴石 YGdIGs 具有微波损耗 铁磁 共振线宽小的优点 在 3cm 至米波段的微 波铁氧体器件中有重要应用 西磁所对石 榴石的离子代换及显微结构与工艺的关系 等方面的深入研究 带来了其产品水平的 先进性 表 1 列出了西磁所生产的石榴石 多晶材料的性能 2.1.1. 小线宽材料 H 在 0.8kA/m(10Oe)左右的旋磁材

2000-05-23

2000 年 10 月 表1
材 料 牌 号 X19G X16G X14G 小线宽 材料 X12G X10G X8G X6G X18F X16F X14F 低损耗 材料 X12F X10F X8 F X6 F X4 F X127P1 X127P2 X112P 大功率 材料 X96P X80P X68P X68P Ms kA·m 155 127 112 96 80 64 48 147 127 112 96 80 64 48 32 127 127 112 96 80 68 68
1

磁性材料及器件 石榴石多晶材料性能
H( 25%) kA·m 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 1.6 1.6 1.6 1.6 1.6 1.6 1.6 1.6 2.4 4.8 2.4 2.8 3.6 4.0 4.8 320 880 400 480 560 640 800
1

33

4

Ms( 5%) T 0.1950 0.1600 0.1400 0.1200 0.1000 0.0800 0.0600 0.1850 0.1600 0.1400 0.1200 0.1000 0.0800 0.0600 0.0400 0.1600 0.1600 0.1400 0.1200 0.1000 0.0850 0.0850

Hk A·m
1

tg δε
10 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2
4

Tc

14.5 14.0 13.8 13.5 13.5 13.2 13.0 14.5 14.2 14.0 13.8 13.5 13.2 13.0 12.5 14.0 14.0 13.8 13.8 13.5 13.2 13.2

250 235 220 215 205 175 145 260 250 240 230 215 185 165 140 280 280 264 265 250 235 220

料主要用于参放系统所需的超低损耗环行 器 隔离器 典型产品性能如表 1 I 栏 所列 2.1.2 低损耗石榴石材料 小型化 低损耗环行器 隔离器大都 采用这类材料 其性能见表 1 栏 新一代手机中将备有表面贴装隔离器 经 Motorola 公司认定 世界上有三个厂家的 有关产品符合其质量要求可作为生产基 地 西磁所为其中之一 所用材料即在这 一系列 2.1.3 大功率石榴石材料 大功率元器件的研制与开发 是当前

武器装备提高精度的必由之路 近来对大 功率微波铁氧体材料的需求在逐年大幅度 递增 西磁所研制的一些大功率微波铁氧 体环行器 隔离器已达国际先进水平 所 用大功率材料的性能列于表 1 栏 其水平与上述几家国外大公司的相当 2.1.4 低温度系数材料和旋矩材料 移相器和滤波器使用的材料除了对磁 滞回线的矩形度和磁化曲线的线性度有一 定要求以外 对 Ms 的温度系数有严格要 求 但无须 H 小 通用 YGdAIIG 和特 种 YGdIGs 适合于这类应用 图 1 给出各 种石榴石材料的温度系数与 Ms 的关系

34

J Magn Mater Devices

V 31 No5 ol

点 在 3cm 毫米微波铁氧体器件中有着 重要应用 2.2.1 NiZn NiAl 铁氧体 Ni 系铁氧体材料通过适当离子代换和 调整工艺参数 tg δ ε H 密度等性能 可达较高水准 详见表 2 I II 栏 它们主要用于 3cm 毫米波环行器 隔离 器 2.2.2 LiTiZn 铁氧体 Li 系铁氧体的主要优点是磁滞回线矩 形度高 为移相器的首选材料 其性能见 表 2 III 栏 移相器在相控阵雷达中的 用量很大 要求材料必须有良好的产品一 致性 先进的工艺装备是实现产品高度均 一 稳定的重要保障

图1

各种石榴石材料的温度系数与 Ms 的关系

尖晶石 表 2 列出西磁所生产的尖晶石多晶材 料的性能 复 合 锂 系 LiTiZn 和 镍 系 NiZn NiAl 铁氧体具有饱和磁化强度 高 居里温 度 和 磁 滞 回 线 矩 形 度 高的 特 2.2 表2
材 料 牌 号 Ms kA·m 414 318 286 199 334 318 302 262 223 183 143 414 358 318 254 207 183
1

尖晶石多晶材料性能
H( 25%) kA·m 80 20 20 19 16 16 16 16 16 16 19 12.7 25.4 25.4 20 20 20 2 2 2 2 2 2 2
1

4

Ms( 5%) mT 520 400 360 250 420 400 380 330 280 230 180 520 450 400 320 260 230

Hk kA·m
1

tg δε
10
4

Tc

ρ app
g·cm
3

I XN52A 镍系铁 XN40A 氧体材 XN36A 料 XN25A Xn42P II 镍系大 功率铁 氧体 Xn40P Xn38P Xn33P Xn28P Xn23P Xn18P XL52A III 锂系铁 XL32A 氧体 XL26A XL23A XL45A XL40A

5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5

13.0 13.0 13.0 13.0 12 12 12 12 12 12 12 15 15 15 15.5 15.5 15.5

360 500 500 545 500 500 500 500 500 500 500 450 500 570 400 350 350

5.20 5.24 5.25 5.30 5.30 5.30 5.30 5.30 5.30 5.30 5.30 4.80 4.75 4.70 4.60 4.50 4.50

2000 年 10 月

磁性材料及器件 表 3  单晶旋磁材料性能

35

材料系列 YIG InYIG GaYIG GaYIG GaYIG GaYIG BiCaVIG BiCaVIG NiZn LiZn

牌 号 XD17A XD18A XD15A XD10A XD8A XD5A XD6C XD3C XD50N XD40L

Ms kA·m 135 147 119 80 64 40 48 24 400 318
1

H kA·m 36 72 40 60 64 75 80 119 400 385
1

测试频率 GHz 9.37 9.37 9.37 2.0 2.0 2.0 1.0 0.5 9.37 9.37

Tc

晶 向 225 225 225 225 225 225 225 225 225 225

小球直径 mm 0.25 1.0 0.25 1.0 0.25 1.0 0.25 1.0 0.35 1.0 0.35 1.0 0.35 1.0 0.50 1.0 0.25 0.6 0.25 0.45

适用频率 GHz 4 37

280 225 260 200 160 150 160 155 380 580

3.9 40 3.2 30 1.8 20 1.7 18 1.1 10 1.2 1.5 0.9 1.2 10 10 50 50

3
3.1

微波铁氧体单晶和薄膜材料

4

小结及展望

单晶材料 单晶小球谐振子是微波铁氧体单晶器 件 滤波器和振荡器的核心材料 单晶 材料的主要品种有 YIG YGaIG BiCaVIG NiZn 铁氧体和 Li 铁氧体单晶 用熔盐法生产 西磁所是目前国内仅存的 研制和生产单位 其产品性能列于表 3 3.2 薄膜材料 静磁表面波器件 延迟线 滤波器 等 是近年来国外在微波铁氧体器件方面 的研制热点 此类器件的基片材料 YIG 薄 膜及多层膜的研制工作在西磁所已卓有成 效

总的来说 我国微波铁氧体材料的研 制水平大部分与国外的差距并不很大 主 要问题是 品种尚欠齐全 特别是大功率 材料 六角晶系材料和一些单晶材料 高 档产品还需上规模 未来 器件小型化 集成化的发展趋势将会给薄膜 厚膜和多 层膜材料的发展带来巨大空间 随着国防 电子产业和民用通讯事业的发展 微波铁 氧体材料的产量仍会保持近两年来迅猛增 长势头 高质量 高档次产品的市场前景 特别看好 参考文献
[1] [2] [3] 韩志全等 电子科学 1983 3 26 韩志全 物理学报 1999 48 12 5291 HAN Zhi-quan Proceedings of 1CMMT98,1998:710

本刊声明 为适应我国信息化建设需求 扩大作者学术交流渠道 本刊已和 北极星 网站 合作 从 2000 年起 将本刊所有文章全文在 北极星 网站 http: www.lodestar.com.cn 发布 如作者不同意将文章在该网站发布 请在来稿时声明 本刊将做适当处理


相关文章:
微波仿真论坛_射频学习笔记
第9章 射频微波振荡器 87页 免费如要投诉违规内容,请到百度文库投诉中心;如要提出功能问题或意见建议,请点击此处进行反馈。 微波仿真论坛_射频学习笔记 隐藏>> 1...
微波仿真论坛_微波实验室中的线性仿真
微波仿真论坛_微波实验室中的线性仿真_一年级语文_语文_小学教育_教育专区。microwave office的线性滤波器设计与优化微波实验室中的线性仿真 线性仿真器是利用节点分析...
微波仿真论坛_天线RCS
微波仿真论坛_天线RCS微波仿真论坛_天线RCS隐藏>> 1. 模型 . 圆帖片天线模型示意图 此模型是一个环缝天线,频率为 6GHz,介质大小为 25mmX25mm,帖片半 径为 ...
微波仿真论坛_微波仿真论坛_feko5.4新例子(25,27,28,29...
微波仿真论坛_微波仿真论坛_feko5.4新例子(25,27,28,29,30)_信息与通信_工程科技_专业资料。feko资料25 喇叭馈电大尺寸反射镜 喇叭馈电大尺寸反射镜 大尺寸关键...
微波仿真论坛_feko5.4新例子30
微波仿真论坛_feko5.4新例子30_信息与通信_工程科技_专业资料。30 无限长圆柱的散射宽度 关键词 周期边界条件 平面波 二维矩量法 雷达散射界面 运用1维周期边界...
微波仿真论坛_八木天线的设计仿真与测试 (1)
微波仿真论坛_八木天线的设计仿真与测试 (1)_电子/电路_工程科技_专业资料。北京...北京交通大学 硕士学位论文 八 木天线的设计仿真与测试 姓名: 常媛媛 申请学位...
微波仿真论坛_ADS之S2P元件
微波仿真论坛_ADS之S2P元件_信息与通信_工程科技_专业资料 暂无评价|0人阅读|0次下载|举报文档微波仿真论坛_ADS之S2P元件_信息与通信_工程科技_专业资料。此说明...
微波仿真论坛_ADS设计LNA
微波仿真论坛_ADS设计LNA_信息与通信_工程科技_专业资料。利用 ADS 设计 LNA 2000 级电科(1)班 季博 3001143009 低噪声放大器设计的依据和步骤: ? 满足规定的...
微波仿真实验
微波仿真实验_信息与通信_工程科技_专业资料。北京邮电大学微波仿真实验 学院: ...微波仿真论坛_微波实验室... 16页 1下载券 微波成像技术仿真实验 7页 1下载...
微波仿真论坛_如何用史密斯圆图进行阻抗匹配
微波仿真论坛_如何用史密斯圆图进行阻抗匹配_电子/电路_工程科技_专业资料。如何用史密斯圆图进行阻抗匹配!! 这是我自己写的东西,由于刚入门,如有错误请朋友指出先...
更多相关标签:
微波论坛 | 微波仿真 | 微波射频网 | 仿真论坛 | 微波家园论坛 | eetop | 微波 | 微波仿真软件 |