本文關(guān)鍵詞：低損耗微波鐵氧體材料及其應(yīng)用研究

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【摘要】：微波鐵氧體材料是現(xiàn)代電子信息產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)材料,廣泛應(yīng)用于軍事雷達(dá)和商用無(wú)線通信等領(lǐng)域。石榴石鐵氧體作為一種常見(jiàn)的微波鐵氧體材料,因其優(yōu)良的性能而被廣泛應(yīng)用和研究。YIG是一種典型的石榴石鐵氧體材料,有著低的介電損耗和磁損耗、良好的溫度穩(wěn)定性等諸多優(yōu)勢(shì),廣泛應(yīng)用與環(huán)行器隔離器等微波器件。本文主要工作是在純YIG優(yōu)良性能的基礎(chǔ)上進(jìn)一步探究介電損耗和磁損耗降低的方法,并基于低損耗YIG材料進(jìn)行環(huán)行器的設(shè)計(jì)研究。首先分析了石榴石鐵氧體的晶體結(jié)構(gòu)、磁性來(lái)源和離子取代規(guī)律,為材料摻雜改性提供理論支撐。然后介紹了鐵氧體的氧化物法制備工藝和性能分析手段,并通過(guò)在不同溫度下燒結(jié)來(lái)探究YIG的最佳燒結(jié)溫度,分析結(jié)果表明1450℃燒結(jié)時(shí)YIG樣品有最佳的微觀形貌和電磁性能。實(shí)驗(yàn)核心部分是低損耗的研究,通過(guò)缺鐵配方和Mn2+離子摻雜降低電損耗,結(jié)果表明,缺鐵配方下Y3Fe5-xO12,x=0.18和Mn2+離子摻雜Y3Fe5-3xMn2xVxO12,x=0.15時(shí),材料介電損耗有明顯降低,而微觀形貌和其它電磁性能均較為優(yōu)異;通過(guò)Sn4+離子摻雜降低磁損耗,結(jié)果表明,配方為Y3-xCaxFe5-xSnxO12,x=0.4時(shí),磁損耗明顯降低;最后通過(guò)復(fù)合摻雜Mn2+離子和Sn4+離子進(jìn)行電磁損耗共同降低的研究,配方Y(jié)3Fe5-2xMnxSnxO12,結(jié)果表明當(dāng)x=0.2時(shí),材料的介電損耗和磁損耗都有明顯下降,說(shuō)明復(fù)合摻雜思路正確。環(huán)行器基于低損耗YIG材料進(jìn)行設(shè)計(jì),利用第一、第二環(huán)行條件計(jì)算得到環(huán)行器尺寸初值,再利用HFSS進(jìn)行仿真優(yōu)化,仿真結(jié)果表明在X波段,基于低損耗YIG環(huán)行器插損小于0.5dB,回波損耗和隔離度大于18dB,滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。然后使用絲網(wǎng)印刷技術(shù)根據(jù)仿真結(jié)果進(jìn)行實(shí)物制作,最后用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀測(cè)試分析。
【關(guān)鍵詞】：YIG 介電損耗 磁損耗 環(huán)行器
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TM277
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 緒論10-14
• 1.1 微波鐵氧體材料的研究歷史與發(fā)展態(tài)勢(shì)10-11
• 1.2 不同微波鐵氧體材料的對(duì)比11-12
• 1.3 本文研究工作的背景與意義12-13
• 1.4 本論文的主要研究?jī)?nèi)容13-14
• 第二章 石榴石鐵氧體的理論基礎(chǔ)14-22
• 2.1 晶體結(jié)構(gòu)14-15
• 2.2 磁性來(lái)源15-17
• 2.3 YIG離子取代規(guī)律17-19
• 2.4 微波鐵氧體材料性能參數(shù)19-22
• 2.4.1 飽和磁化強(qiáng)度19-20
• 2.4.2 居里溫度20
• 2.4.3 電阻率和介電損耗20
• 2.4.4 鐵磁共振線寬20-22
• 第三章 微波鐵氧體材料YIG的制備與表征22-34
• 3.1 鐵氧體材料的常用制備方法22
• 3.2 氧化物法制備YIG22-27
• 3.2.1 實(shí)驗(yàn)原料22-23
• 3.2.2 配料23
• 3.2.3 一次球磨23-24
• 3.2.4 預(yù)燒24-25
• 3.2.5 二次球磨25
• 3.2.6 造粒25
• 3.2.7 成型25-26
• 3.2.8 燒結(jié)26-27
• 3.2.9 測(cè)試27
• 3.3 微波鐵氧體YIG最佳燒結(jié)溫度探究27-33
• 3.3.1 樣品制備27-28
• 3.3.2 結(jié)果分析28-33
• 3.4 本章小結(jié)33-34
• 第四章 低損耗YIG鐵氧體的制備與分析34-50
• 4.1 電損耗降低研究34-41
• 4.1.1 理論分析34
• 4.1.2 缺鐵配方對(duì)電損耗降低影響34-38
• 4.1.3 離子摻雜對(duì)電損耗降低影響38-41
• 4.2 磁損耗降低研究41-45
• 4.2.1 理論分析41-42
• 4.2.2 離子摻雜對(duì)磁損耗降低影響42-45
• 4.3 復(fù)合摻雜對(duì)電磁損耗影響45-48
• 4.3.1 理論分析45
• 4.3.2 樣品制備45
• 4.3.3 復(fù)合摻雜結(jié)果分析45-48
• 4.4 本章小結(jié)48-50
• 第五章 基于低損耗YIG微帶環(huán)行器的設(shè)計(jì)50-70
• 5.1 引言50
• 5.2 鐵氧體環(huán)行器理論分析50-54
• 5.2.1 環(huán)行器的工作特性50-52
• 5.2.2 環(huán)行器的電磁場(chǎng)理論52-54
• 5.3 微帶環(huán)行器的設(shè)計(jì)54-62
• 5.3.1 環(huán)行器設(shè)計(jì)指標(biāo)54
• 5.3.2 鐵氧體基板參數(shù)確定54-55
• 5.3.3 環(huán)行器結(jié)構(gòu)尺寸確定55-56
• 5.3.4 單Y結(jié)環(huán)行器仿真優(yōu)化56-60
• 5.3.5 雙Y結(jié)環(huán)行器仿真優(yōu)化60-62
• 5.4 微帶環(huán)行器實(shí)物制作和測(cè)試62-69
• 5.4.1 環(huán)行器實(shí)物制作62-65
• 5.4.2 環(huán)行器實(shí)物測(cè)試65-69
• 5.5 本章小結(jié)69-70
• 第六章 結(jié)論70-72
• 致謝72-73
• 參考文獻(xiàn)73-75
• 攻讀碩士期間取得的成果75-76

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：654753