低損耗微波鐵氧體材料及其應(yīng)用研究.pdf

1、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

2、的晶體結(jié)構(gòu)、磁性來源和離子取代規(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，并通過在不同溫度下燒結(jié)來探究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

3、顯降低，而微觀形貌和其它電磁性能均較為優(yōu)異；通過 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 Y3Fe5-2xMnxSnxO12，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