微波铁氧体材料的分类和应用 | 绵阳市维奇电子技术有限公司--微波铁氧体材料|射频宽带磁芯|无线充电器磁片|爱索欧无极灯

微波铁氧体分类,石榴石型微波铁氧体,尖晶石型微波铁氧体材料,六角晶系微波铁氧体材料

        微波铁氧体器件是利用铁氧体旋磁效应制成的微波器件,材料是器件的核心。这种器件在微波电路中用来调控微波信号的频率、振幅、相位、极化状态和通道选择,被广泛用于雷达、通信、导航、电子对抗、遥控、遥测、广播电视、微波加热等微波系统以及微波测量仪器中。微波铁氧体器件的种类很多,从材料来分有单晶和多晶器件;从传输线的结构来分,有波导、同轴、带线和微带器件;从偏磁场的工作点来分,有高场、低场和共振场器件。还可以按工作频段、承受功率的大小、端口的数量、频带的宽窄来分。

        石榴石和尖晶石铁氧体是应用最为广泛的两大类旋磁材料。尖晶石和柘榴石系列材料性能基本上满足了100MHz~100GHz整个微波波段,各种微波铁氧体器件,如环行器、隔离器、开关和移相器的应用要求。随着毫米波技术的发展,毫米波谐振式器件也需要用有高内场的六角晶系铁氧体。
        值得指出的是,在低微波频段如几十到几百MHz工作的旋磁和软磁器件有本质上的区别。区别在工作原理上,旋磁器件是基于材料的旋磁特性,即磁导率的张量特性的器件;软磁器件利用的则是材料的复数磁导率标量特性。所以不能笼统的说工作在微波频率下的铁氧体就是微波铁氧体材料。
石榴石铁氧体的线宽ΔH最低,是首选的低损耗材料。但是其饱和磁化强度4πMs在1900G以下,主要应用在X频段以下;而Ni系和Li系铁氧体的Ms较高,X频段以上及毫米波器件都需要选用尖晶石材料,只是它们的损耗比较大。

 

一、石榴石型微波铁氧体
        石榴石型微波铁氧体材料具有很窄的铁磁共振线宽、低的介电损耗以及小的磁晶各向异性。由于损耗低性能优良,目前在微波铁氧体器件的应用中占有统治地位。

1)钇铁石榴石铁氧体
钇铁石榴石记为YIG,是发现得最早(1956年)的石榴石型铁氧体。各种实用的石榴石型微波铁氧体材料都是由YIG派生出来的。
2)钇铝石榴石铁氧体
YAlIG是早期的通用石榴石材料。
3)窄线宽石榴石铁氧体
其H100e,是低损耗环形器隔离器的必用材料。主要有YCaInVIG、YCaSnVIG和YCaInGeIG。
4)铋钙钒石榴石铁氧体
BiCaVIG是一类不含钇的石榴石铁氧体材料,具有低成本、低磁矩、低H、高居里温度等所谓三高的优点。
5)钇钆石榴石铁氧体

二、尖晶石型微波铁氧体材料
        尖晶石型铁氧体是最早(1952年)应用于微波铁氧体器件的旋磁材料。它们的优点是饱和磁化强度高,最高可达4Ms=5200G,因此适用于XKu频段,以至毫米波。常用微波铁氧体尖晶石材料的种类有Ni(Zn)系、Li(Zn)系和Mg(MnAl)系等。
Ni系微波铁氧体材料的特点是含有两种磁性离子(Fe3+和Ni2+)因而ΔHeff高,ΔHk较高,宜用作高功率材料。
Li系微波铁氧体材料的特点是磁滞回线的矩形度好(可达0.9以上) ,适用于锁式移相器,ΔHeff比较低、可用于低损耗器件。

三、六角晶系微波铁氧体材料
        毫米波谐振式器件所要求的工作磁场非常高,工程上难以实现。六角晶系铁氧体M和W型材料具有较高的单轴各向异性, 因而有较高的磁晶各向异性内场(Ha),可用来降低器件设计对外场的要求。