Y型六角鐵氧體的研究及其在環(huán)形器的應(yīng)用.pdf

1、微波鐵氧體環(huán)形器廣泛地應(yīng)用于無(wú)線收發(fā)系統(tǒng)中，是一種非常重要的微波鐵氧體器件。利用傳統(tǒng)的尖晶石與石榴石材料制成的鐵氧體環(huán)形器主要應(yīng)用在微波頻段，需要一個(gè)強(qiáng)大的外加偏置磁場(chǎng)，這樣不利于器件的小型化，集成化，高頻化發(fā)展。六角晶系材料具有高的磁晶各向異性場(chǎng)，可以應(yīng)用到毫米波段，所需外加偏置場(chǎng)非常小，甚至不需外加偏置磁場(chǎng)，因而能夠?qū)崿F(xiàn)自偏置功能。Y型六角鐵氧體材料具有高的平面各向異性場(chǎng)，可以制成自偏置的鐵氧體耦合微帶線環(huán)形器，從而利于器件小型化，

2、集成化，高頻化發(fā)展。
　　在材料方面，本文主要研究的是 Y型鋇鐵氧體材料。我們采用了傳統(tǒng)固相反應(yīng)法制備了低損耗的 Y型鋇鐵氧體材料，并進(jìn)行了離子取代研究。首先我們制備了Co2Y材料，初步摸索了Y型鋇鐵氧體的合適燒結(jié)區(qū)間，為制備出低損耗的純Y相鐵氧體材料打下基礎(chǔ)。為了制備高致密化的純Y相的鐵氧體材料，我們用Cu2+取代Co2+，研究了不同取代量與材料致密化的關(guān)系。同時(shí)，由于Cu2+取代Co2+降低了磁晶各向異性，由此達(dá)到降低鐵磁共振

3、線寬ΔH的目的，而鐵磁共振線寬H是與磁損耗直接相關(guān)的。然后，Cu2+取代量為0.8時(shí)，我們摸索了預(yù)燒燒結(jié)制度。最終我們確立了1050℃預(yù)燒，1125℃燒結(jié)時(shí)獲得最高的致密度，相對(duì)密度達(dá)到97.2％。為了進(jìn)一步提高致密度，我們采用了缺鐵配方，當(dāng)此處公式省略：燒結(jié)樣品密度最大；隨后按此缺鐵配方，我們?cè)谘鯕鈿夥罩袩Y(jié)，最終獲得相對(duì)密度98.3%的樣品，同時(shí)介電損耗降低了一個(gè)數(shù)量級(jí)。最后，我們分別研究了Cu2+、Zn2+取代Co2+及Zn-Ti

4、復(fù)合取代Fe3+，探討了這兩種取代對(duì)材料性能的影響。
　　在器件方面，我們分析介紹了鐵氧體耦合線環(huán)形器（FCL）的工作原理，并分別利用YIG材料和Y型鋇鐵氧體材料設(shè)計(jì)了鐵氧體耦合線環(huán)形器。該環(huán)形器采用了全鐵氧體基片，降低了FCL環(huán)形器的尺寸和損耗。由HFSS電磁仿真軟件設(shè)計(jì)結(jié)果表明，基于YIG材料的FCL環(huán)形器在5.75~6.25GHz范圍內(nèi)，插入損耗小于3dB，回波損耗和隔離度大于15dB；基于Y型鋇鐵氧體FCL環(huán)形器在40.6