本文關鍵詞：M型鋇鐵氧體及自偏置環(huán)形器的研究

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【摘要】：電子信息技術的不斷發(fā)展伴隨著電磁頻譜的不斷擴展,微波通信技術的發(fā)展要求器件朝小型、輕量、集成化發(fā)展。M型鋇鐵氧體具高飽和磁化強度、大矯頑力和高剩磁比,通過離子取代等方法還可有效調(diào)整磁晶各向異性場、飽和磁化強度等,是一種潛在的優(yōu)良的毫米波材料,可用于自偏置器件設計。本論文主要探索了Co2+Zr4+、Co2+Ti4+、Zn2+Zr4+離子取代BaM中Fe3+離子對磁性能的影響,并基于M型鋇鐵氧體材料設計單Y結微帶環(huán)形器,討論了磁晶各向異性和剩余磁化強度對自偏置環(huán)形器的影響。XRD測試表明Co2+Zr4+、Co2+Ti4+、Zn2+Zr4+離子都能很好的取代BaM中的Fe3+離子,制備得到單一的物相,只有Co2+Zr4+離子摻雜量較大時出現(xiàn)了少量雜峰,同時發(fā)現(xiàn)衍射峰的峰位有微小的位移,這是由于取代離子半徑與鐵離子半徑不同引起晶格畸變造成的。從SEM圖中可以發(fā)現(xiàn)Co2+Ti4+離子摻雜在相同條件下比其他兩種摻雜制得的晶體顆粒更大,氣孔更小,致密度更好。CoTi離子的摻雜有助于燒結的致密化。三種摻雜實驗測得的比飽和磁化強度有很大的不同,在本論文實驗的摻雜量下,Co2+Zr4+離子取代下比飽和磁化強度σs隨著摻雜量的增加先是增加到58.5 emu/g隨后逐步下降到48.7emu/g。Co2+Ti4+離子取代下比飽和磁化強度σs則是隨摻雜量增加一直下降,其最低值為47.8 emu/g。Zn2+Zr4+離子取代下比飽和磁化強度σs則隨摻雜量的增加一直增加到63 emu/g。比飽和磁化強度的改變是BaM晶胞中部分Fe離子被取代的結果。Co2+離子偏向于占據(jù)4f2位和4f1位,而Zr4+離子隨摻入量的增多不僅占據(jù)4f2位還會占據(jù)12k位,Ti4+離子則優(yōu)先占據(jù)2b位,Zn2+離子和Zr4+離子則喜占4f2位和2b位,這些離子占位的不同引起晶胞凈磁矩的變化,從而引起比飽和磁化強度隨摻雜量的增加呈現(xiàn)不同變化趨勢。這些離子取代實驗都使得BaM鐵氧體磁晶各向異性較少,矯頑力下降,材料由永磁性向軟磁性轉(zhuǎn)變。通過對環(huán)形器結的電磁場分析推導出第一第二環(huán)形條件,據(jù)此采用電磁仿真軟件HFSS設計了工作頻率為20-28 GHz的單Y結環(huán)形器,環(huán)形器的插入損耗小于3 dB,回波損耗和隔離損耗全都大于20 dB。在自偏置環(huán)形器中磁晶各向異性場將改變κ/μ的值。剩磁比過低時自偏置環(huán)形器性能變糟糕。
【關鍵詞】：M型鋇鐵氧體 摻雜 磁性能 單Y結微帶環(huán)形器
【學位授予單位】：電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TM277
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 緒論10-17
• 1.1 概述10
• 1.2 M型鋇鐵氧體的磁性物理基礎10-14
• 1.3 BaM鐵氧體的國內(nèi)外研究與現(xiàn)狀14-15
• 1.4 本文研究的主要內(nèi)容和結構安排15-17
• 第二章M型鋇鐵氧體簡介17-24
• 2.1 BaM鐵氧體的晶胞結構和磁性來源17-20
• 2.2 BaM鐵氧體的取代20-21
• 2.3 BaM鐵氧體的制備21-24
• 第三章 不同離子取代對BAM磁性能的影響24-43
• 3.1 摻雜BaM鐵氧體的制備與測試24-25
• 3.2 CoZr取代對BaM鐵氧體磁性能的影響25-31
• 3.2.1 CoZr取代下BaM的相結構25-28
• 3.2.2 CoZr取代下BaM的SEM圖28-30
• 3.2.3 CoZr取代下BaM的磁性能及離子占位分析30-31
• 3.3 CoTi取代對BaM鐵氧體磁性能的影響31-38
• 3.3.1 CoTi取代下BaM的相結構31-33
• 3.3.2 CoTi取代下BaM的SEM圖及密度33-35
• 3.3.3 CoTi取代下BaM的居里溫度35
• 3.3.4 CoTi取代下BaM的磁性能及離子占位分析35-38
• 3.4 ZnZr取代對BaM鐵氧體磁性能的影響38-41
• 3.4.1 ZnZr取代下BaM的相結構38
• 3.4.2 ZnZr取代下BaM的SEM圖38-40
• 3.4.3 ZnZr取代下BaM的磁性能及離子占位分析40-41
• 3.5 本章小結41-43
• 第四章 環(huán)形器的設計43-62
• 4.1 磁導率張量43-45
• 4.2 環(huán)形器原理45-50
• 4.3 環(huán)形器的設計與仿真50-55
• 4.3.1 環(huán)形器的參數(shù)設計50-52
• 4.3.2 環(huán)形器的建模與仿真52-55
• 4.4 自偏置環(huán)形器的初探55-60
• 4.4.1 磁晶各向異性場對自偏置環(huán)形器的影響55-58
• 4.4.2 剩余磁化強度對自偏置環(huán)形器的影響58-60
• 4.5 本章小結60-62
• 第五章 結論與展望62-64
• 致謝64-65
• 參考文獻65-69
• 攻讀碩士學位期間取得的成果69-70

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本文編號：608488