磁可调滤波器用YIG铁氧体的制备研究

发布时间：2017-11-17 20:10

  本文关键词：磁可调滤波器用YIG铁氧体的制备研究

  更多相关文章： YIG铁氧体 相对介电常数 饱和磁化强度 介电损耗正切 磁调谐

【摘要】：YIG铁氧体作为现代电子信息材料中的重要部分,它对微波器件的小型化和集成化有着重要的意义。YIG等石榴石铁氧体具有旋磁特性,作为滤波器的基板材料可以使其具有磁调谐特性。本课题通过制备具有不同电磁性能的YIG铁氧体基板,利用电磁仿真软件ADS和HFSS探究以具有不同电磁性能的YIG材料为基板的磁可调滤波器的滤波性能。课题主要分为两个部分:YIG铁氧体材料的制备和分析和以YIG铁氧体材料为基板的带通滤波器的设计仿真。第一部分首先研究了YIG铁钇石榴石的晶体结构、离子的取代规律,并对YIG材料的主要性能参数进行了分析。然后根据固相反应法的工艺流程对其制备工艺进行确定,包括YIG铁氧体的缺铁量实验和干压过程中的成型压力实验。而后在根据前面确定的工艺参数的情况下研究了Al3+和Mn2+对YIG铁氧体材料的饱和磁化强度、介电常数、介电损耗正切等性能参数的影响。实验结果表明,最佳缺铁量为x=0.05,理想成型压力为5Mpa;随着单一Al3+离子含量的增加,可以明显的降低YIG材料的饱和磁化强度;对于Al3+离子含量一定的YIG铁氧体,微量Mn2+离子的掺杂可以有效降低YIG材料的介电损耗正切tanδ,但介电常数εr和饱和磁化强度的变化微小。第二部分首先论述了平行耦合微带带通滤波器的设计原理和可调谐式滤波器的调谐原理并总结了以YIG铁氧体等旋磁性材料为基板的滤波器的微带线设计原理。然后根据滤波器的设计指标利用ADS软件对其进行计算、仿真和优化确定平行耦合微带带通滤波器的具体尺寸,而后根据ADS软件确定的尺寸利用HFSS软件,将其普通介质基底换成YIG铁氧体磁性材料基底进行仿真分析,不仅研究了以YIG铁氧体磁性材料为基板的磁调谐带通滤波器的可行性,还探究了基板材料的饱和磁化强度、相对介电常数和介电损耗损耗正切对滤波器滤波性能的影响。实验结果表明,以YIG为基板的滤波器的中心频率随着外加的垂直于基板的偏置磁场的增加而往高频方向移动;当基板材料的介电常数εr、饱和磁化强度、介电损耗正切tanδ等性能发生变化时,以其为基板的滤波器的各项性能指标也会发生变化。
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM277;TN713

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本文编号：1197213