LiZnTi铁氧体的低温烧结与X波段移相器应用研究

发布时间：2020-04-05 03:05

【摘要】：随着无源相阵控雷达系统不断向小型化、集成化和高可靠性方向发展,作为此系统的核心器件,铁氧体移相器的性能和体积成为制约其发展的关键因素。近年来,低温共烧铁氧体(LTCF)技术的出现,为减小铁氧体移相器的体积提供了有效的解决途径。然而,作为制作铁氧体移相器的优良旋磁材料之一,当LiZn铁氧体应用于LTCF技术与银电极实现低温(~900℃)共烧时其微波损耗特性(铁磁共振线宽和介电损耗)会急剧增大,从而导致铁氧体移相器的损耗变大,恶化相阵控雷达系统的性能。因而,本文就LiZn铁氧体的低温烧结(~900℃)和低微波损耗特性及其在X波段铁氧体移相器中的应用展开研究。首先,研究了在Bi取代LiZnTi铁氧体配方的基础上,BZB玻璃掺杂对材料微观结构、旋磁性能的影响。结果表明:BZB玻璃的掺入能有效地降低材料的烧结温度。900℃烧结的样品,矫顽力可低至240.8A/m,铁磁共振线宽可低至220Oe。接下来,研究了V-Bi复合取代对LiZnTi铁氧体材料的微观结构、旋磁性能和介电性能的影响。实验发现:低熔点离子V~(5+)和Bi~(3+)能减小晶格活化能,促进晶粒的生长,提高材料的烧结密度。材料最优的性能可达到:剩磁比为0.87,饱和磁化强度4πM_s为4451Gs,矫顽力为235.7A/m,铁磁共振线宽为168Oe,介电损耗正切tanδ_ε为7.75×10~(-4)。然后,通过Li-Bi复合取代的方法得到了适用于LTCF技术并具有良好的旋磁性能和低损耗特性的LiZn旋磁材料。当烧结温度为900℃,Li-Bi复合取代量为0.01时,材料的剩磁比为0.89,饱和磁化强度4πM_s为4335Gs,矫顽力为209.5A/m,铁磁共振线宽为159Oe,介电损耗正切tanδ_ε为2.92×10~(-4)。最后,基于传输线理论和铁氧体移相器的工作原理,用HFSS15.0软件设计并仿真了X波段微带线结构的铁氧体移相器。以性能最优的LiZn旋磁材料作为移相器的基板材料,采用LTCF工艺制作了一款应用于X波段的铁氧体移相器。测试结果显示:在中心频率9.3GHz处,铁氧体移相器的插入损耗S_(21)=-2.65dB,回波损耗S_(11)=-12.36dB,最大相移量为280.6度。
【图文】：

铁氧体移相器,超导体,微带线,移相器

电子科技大学硕士学位论文体移相器的数倍之多，移相器的单位长度的相移量更大，式铁氧体移相器所具有的低掺入损耗相媲美，有效地优化16 年后，在 1994年，J. Wen 等[40]对单环背脊式波导移相器了性能更好的双环背脊式结构的波导铁氧体移相器。研究脊式结构相比于单环背脊式结构而言，铁氧体移相器的单近 30%，插入损耗可降低 16～25%，，同时，在一定程度上在移相器中传播时高次模的出现。，K. S. K. Yeo 等[41]研究报道了一种微带线结构的铁氧体移种移相器以 YBCO 超导体作为的基板、铁氧体作为填充介质石上形成的）作为导体电极制成，不仅降低了器件的尺寸把其插入损耗控制在低于 0.8dB，每个相移单元的相移量控

铁氧体移相器,微带线,非平面,超导体

器中传播时高次模的出现。. K. Yeo 等[41]研究报道了一种微带线结构的铁氧体以 YBCO 超导体作为的基板、铁氧体作为填充介成的）作为导体电极制成，不仅降低了器件的尺入损耗控制在低于 0.8dB，每个相移单元的相移图 1-1 YBCO超导体微带线结构的铁氧体移相器
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN958.92;TN623

【参考文献】