低损耗YAlIG的制备及其在环行器中的应用

发布时间：2017-08-21 08:42

  本文关键词：低损耗YAlIG的制备及其在环行器中的应用

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【摘要】：铁氧体旋磁材料具有旋磁特性而被广泛应用于微波器件中,钇铁石榴石铁氧体(YIG)因其特别窄的铁磁共振线宽适用于较低的微波频段。本文中主要研究的钇铝石榴石铁氧体(YAlIG)材料是在YIG的基础上采用Al3+取代部分Fe3+。YAl IG具有低的饱和磁化强度和窄的铁磁共振线宽的特点,主要用于低微波频段。本论文采用固相烧结法制备YAlIG,分析YIG中的离子取代规律,研究了缺铁量x对材料Y3Al0.33Fe4.65-xMn0.02O12(x=0~0.15)的电磁性能的影响,主要参考饱和磁化强度4πMs和铁磁共振线宽ΔH这两个参数。而后采用钙锆离子取代降低材料的铁磁共振线宽,进而制备出Y3-yCayAl0.33Fe4.6-yZry Mn0.02O12(y=0.2~0.35)材料,最终调整Al离子的替代量制备出Y2.7Ca0.3AlxFe4.63-xZr0.3Mn0.02O12(x=0.4~0.7)材料。实验结果表明,适当的缺铁有助于提高材料的电磁性能,缺铁量越多,需要更高的烧结温度才能使得材料更致密,在缺铁量为0.05时取得较好的电磁性能。采用钙锆离子替代会提高材料的4πMs和降低材料的ΔH,在钙锆替代量为0.3时,YAlIG得到较小的铁磁共振线宽。通过改变铝离子的替代量,采用钙锆离子和铝离子共同替代会进一步降低材料的共振线宽ΔH,在铝含量为0.4时,制备出饱和磁化强度1200Gs左右,铁磁共振线宽较小的铁氧体材料,证明采用铝离子进行离子替代时会降低材料的饱和磁化强度和铁磁共振线宽。进行离子取代时,应适当改变烧结温度寻求最佳烧结温度才能使材料烧结的较致密,性能较好。论文的最后采用制备出的YAl IG材料,根据材料的测试参数设计带线环行器,分别设计了圆盘结环行器和双Y圆盘结环行器,对比得出双Y圆盘结环行器有更优的性能和更小的尺寸,根据设计的双Y圆盘结环行器制作出实物。用矢网测试环行器的S参数,确定环行器设计的可靠性,并验证制备的YAl IG的性能和实用性。
【关键词】：钇铝石榴石铁氧体 离子取代 铁磁共振线宽 带线环行器
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM277
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-14
• 1.1 引言10-11
• 1.1.1 概述10
• 1.1.2 微波铁氧体材料10-11
• 1.2 论文研究背景与发展现状11-12
• 1.3 本论文主要研究内容12-14
• 第二章 石榴石型铁氧体的概述14-23
• 2.1 YIG的晶体结构14-15
• 2.2 磁性来源15-17
• 2.3 离子取代规律17-18
• 2.4 微波铁氧体的主要参数18-22
• 2.4.1 饱和磁化强度 4πMs19-20
• 2.4.2 居里温度Tc20
• 2.4.3 相对介电常数ε_r20
• 2.4.4 电阻率 ρ 和介电损耗正切tanδ20-21
• 2.4.5 铁磁共振线宽 ΔH21-22
• 2.5 本章小结22-23
• 第三章 材料的制备与分析23-46
• 3.1 引言23
• 3.2 YAl IG材料的制备23-26
• 3.3 缺铁配方对YAlIG材料的影响26-33
• 3.3.1 Y_3Al_(0.33)Fe_(4.65-x)Mn_(0.02)O_(12)材料的制备26-27
• 3.3.2 Y_3Al_(0.33)Fe_(4.65-x)Mn_(0.02)O_(12)材料缺铁实验的结果分析27-33
• 3.4 Ca~(2+)、Zr~(4+)取代对YAlIG的影响33-39
• 3.4.1 Y_(3-y)CayAl_(0.33)Fe4.6-yZryMn_(0.02)O_(12)材料的制备33-34
• 3.4.2 Y_(3-y)CayAl_(0.33)Fe_(4.6-y)Zr_yMn_(0.02)O_(12)材料的性能分析34-39
• 3.5 Al~(3+)对YAlIG材料的影响39-45
• 3.5.1 Y_(2.7)Ca_(0.3)Al_xFe_(4.63-x)Zr_(0.3)Mn_(0.02)O_(12)材料的制备39-40
• 3.5.2 Y_(2.7)Ca_(0.3)Al_xFe_(4.63-x)Zr_(0.3)Mn_(0.02)O_(12)材料的性能分析40-45
• 3.6 本章小结45-46
• 第四章 YAl IG材料在环行器中的应用46-62
• 4.1 引言46
• 4.2 环行器设计理论46-53
• 4.2.1 环行器工作原理46-49
• 4.2.2 双Y圆盘结环行器的设计理论49-53
• 4.3 圆盘结环行器的设计53-57
• 4.3.1 设计目标53
• 4.3.2 圆盘结环行器的仿真优化53-57
• 4.4 双Y圆盘结环行器设计57-61
• 4.4.1 设计目标57
• 4.4.2 设计与仿真优化57-60
• 4.4.3 双Y结环行器的制作与测试60-61
• 4.5 本章小结61-62
• 第五章 结论62-63
• 致谢63-64
• 参考文献64-67
• 硕士期间所取得的研究成果67-68

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本文编号：711917