Ku波段高功率NiZn微波铁氧体材料性能研究及仿真应用

论文摘要

星载系统对微波铁氧体器件提出的高频、高功率要求,为满足星载Ku波段高功率波导环行器、隔离器对微波功率材料的迫切需求,研制能承受星载高功率铁氧体器件的高功率微波铁氧体材料具有重要意义。高功率微波铁氧体材料应具有高的旋磁特性,低的损耗,较小的温度系数或较高的居里温度,较大的临界场或自旋波线宽。本文针对这些特性,以尖晶石NiZn铁氧体材料为对象,以提高材料的自旋波线宽、降低材料的损耗为目的,研究了用于Ku波段的高功率微波材料的性能及其影响因数。主要工作内容及结论为:1.研究了非磁性离子Sn4+（Ni1+xSnxFe2-2xO4,x=00.2）取代对材料性能的影响。分析了Sn4+取代使材料饱和磁化强度降低,居里温度降低,温度稳定性变差的原因。分析了x≤0.1时,铁磁共振线宽降低;x>0.1时,铁磁共振线宽增大。铁磁共振线宽存在拐点是各项异性致宽所致。2.研究了非磁性离子Zn2+（Ni1-yZnyFe2O4,y=00.4）取代对材料性能的影响。得出了Zn2+取代使材料的饱和磁化强度增高,铁磁共振线宽降低,同时也使居里温度降低,温度稳定性变差。3.研究了快弛豫离子Co2+（Ni1-zCozFe2O4,z=00.035）取代对材料性能的影响。材料的自旋波线宽ΔHk随Co2+取代量的增加近似线性增大;铁磁共振线宽随取代量的增加先降低而后增大,当z≤0.02时,铁磁共振线宽降低,当z>0.02时,铁磁共振线宽和损耗均增加;取代量对饱和磁化强度影响甚微。4.研究了原材料Fe2O3粉料的粒度对材料制备工艺的影响。分析了Fe2O3的粒度对材料制备工艺中的预烧温度、二次球磨时间、烧结温度的影响。5.将制备出的高功率微波铁氧体材料应用于Ku波段高功率器件,并对比了器件的仿真性能和实验测试性能。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 微波铁氧体材料简介
• 1.2 微波铁氧体材料发展历程及应用
• 1.3 Ku 波段高功率NiZn 微波铁氧体材料研究意义、方案
• 1.3.1 研究意义
• 1.3.2 研究方案
• 1.4 本论文的主要工作安排
• 第二章 高功率NiZn 微波铁氧体材料的基础理论
• 2.1 晶体结构
• 2.2 基本特性
• 2.3 性能参数
• 2.3.1 饱和磁化强度
• 2.3.2 损耗
• 2.3.3 高功率特性
• 2.3.4 居里温度Tc
• 第三章 高功率NiZn 微波铁氧体材料研制过程及性能分析
• 3.1 高功率NiZn 微波铁氧体材料的研制过程
• 3.1.1 工艺流程
• 3.1.2 制备过程
• 3.1.3 参数测试
• 3.2 高功率微波铁氧体材料的性能分析
• 4+取代对材料性能的影响'>3.2.1 非磁性离子Sn⁴⁺取代对材料性能的影响
• 2+取代对材料性能的影响'>3.2.2 非磁性离子Zn²⁺取代对材料性能的影响
• 2+取代对材料性能的影响'>3.2.3 快驰豫离子C0²⁺取代对材料性能的影响
• 2+对材料烧结工艺的影响'>3.2.4 助溶剂Cu²⁺对材料烧结工艺的影响
• 3.2.5 缺铁量对材料性能的影响
• 3.3 原材料粒度对制备工艺的影响
• 3.3.1 对预烧温度的影响
• 3.3.2 对二次球磨时间的影响
• 3.3.3 对烧结温度的影响
• 第四章 Ku 波段高功率NiZn 微波铁氧体材料的性能设计及仿真应用
• 4.1 材料的性能
• 4.1.1 高功率材料性能
• 4.1.2 高功率材料设计
• 4.2 材料在器件上的仿真应用
• 4.2.1 仿真设计过程
• 4.2.2 XN23P 用于BJ140 波导环行器的仿真设计
• 4.2.3 XN25P 用于BJ140 波导环行器的仿真设计
• 4.2.4 XN30P 用于BJ140 波导环行器的仿真设计
• 4.2.5 XN23P 用于Ku 波段星载环行器的仿真设计与实验对比
• 第五章 结论
• 5.1 研究结论
• 5.2 前景展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻硕期间取得的研究成果
• 附录