[發明專利]一種高飽和低損耗雙組分微波鐵氧體材料及其制備方法與應用

在審

• 申請號: 202110784246.2
• 申請日: 2021-07-12
• 公開（公告）號: CN113363041A
• 公開（公告）日: 2021-09-07
• 發明（設計）人: 王媛珍;張利康;呂飛雨;杜陽忠
• 申請（專利權）人: 橫店集團東磁股份有限公司
• 主分類號: H01F1/03
• 分類號: H01F1/03;H01F41/02
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 劉二艷

本發明提供了一種高飽和低損耗雙組份微波鐵氧體材料及其制備方法與應用，該高飽和低損耗雙組份微波鐵氧體材料包括第一微波鐵氧體材料與第二微波鐵氧體材料。該制備方法包括如下步驟：(1)按配方量混合第一微波鐵氧體材料與第二微波鐵氧體材料，然后進行濕法球磨，得到球磨料；(2)烘干步驟(1)所得球磨料，過篩后進行造粒；(3)步驟(2)所述造粒后的顆粒依次進行成型與燒結，得到所述高飽和低損耗雙組份微波鐵氧體材料。經測試，所述微波鐵氧體材料的飽和磁矩強度在1950?1960Gs，介電損耗在1.48×10^?4?2×10^?4，居里溫度可達260℃以上，線寬小于20Oe；且制備方法穩定可重復性好，有利于工業化生產。

技術領域

本發明涉及微波通信領域及磁性材料領域，涉及一種高飽和低損耗雙組份微波鐵氧體材料及其制備方法與應用。

背景技術

微波鐵氧體器件在微波技術中占有重要地位，在航空航天、衛星通信、電子對抗、移動通信及醫療領域中有著廣泛的應用，微波鐵氧體材料作為器件的核心，在各領域廣泛應用。5G通信是未來信息基礎設施的重要組成部分，該技術需采用微波作為傳輸手段，環形器、隔離器作為不可缺少的器件，其小型化、輕量化的任務尤為重要。現有微波鐵氧體的介電常數在12-16之間，在低頻環形器隔離器設計時器件尺寸偏大，無法滿足小型化、集成化的需求。作為器件設計的主要參數之一的介電常數ε′與器件尺寸密切相關。電磁波在介質中傳播的介質波長與介電常數的平方根成反比，所提高材料的介電常數就成了器件小型化的重要手段。在帶線環行器中鐵氧體半徑R有如下近似公式：

其中，k為有效波數，ω是工作角頻率，c為光速，ε_f為鐵氧體介電常數的實數部分ε′，μ_eff為有效磁導率。μ_eff由下式給出：

μ_eff＝1-(k/μ)²＝1-P²

其中，(k/μ)是鐵氧體分裂因子，P是鐵氧體的歸一化飽和磁化強度，P＝ω_m/ω

其中，ω_m＝γMs，Ms是飽和磁化強度，γ是旋磁比。由此可見：鐵氧體圓盤半徑與介電常數ε′的平方根成反比。實踐也證實：提高材料的介電常數確實可以有效地減小器件尺寸。

以前對微波鐵氧體材料的研究多集中在材料的微波損耗方面，而對飽和磁矩研究的較少。隨著微波技術的迅猛發展，系統對元器件小型化的要求越來越迫切，而鐵氧體元器件的體積遠高于其他元器件，因此其小型化、輕量化的任務尤為重要。

環行器的工作磁場區有兩種，即高場區和低場區。近年來，通信用環行器迅速發展，高場區環形器的用量遠遠超過低場區的用量，高場區工作就是鐵氧體的工作內場在該工作頻率的共振場以上；共振場Hr＝ω/γ確定，工作內場HiHr，用一化內場表示時，σ＝Hi/Hr。當σ1時，稱為高場工作，一般取σ的1.1-2.4范圍內。高場工作環行器一般適宜于低頻段。頻率在4GHz以下的均可采用；高場環行器設計高場設計環行器有如下優點：

(1)高場工作條件下，材料充分飽和，避免了零場損耗，這對低損耗器件有利，目前的低線寬材料△H＝100e很適宜在高場工作，插損很小。

(2)高場工作的環行器選擇材料的歸一化磁矩p＝γ4πMs/ω均大于1，甚至到幾十，大大縮小了樣品的尺寸(或器件的尺寸)，從設計經驗來看，鐵氧體樣品直徑Df≈λ₀/40-λ₀/10(λ₀為對應頻率的波長)。