本技术涉及一种Ka波段高效能低损耗自偏置复合铁氧体材料及其制备方法,属于先进铁氧体材料制备领域。该材料由NiZn和BaM铁氧体构成,其中NiZn铁氧体含量为40%-60%。
背景技术
高频化和集成化是未来微波通信系统主要的发展方向。Ka波段具有大带宽、高分辨率等优势,其带宽是Ku波段的2倍,C波段的5倍。Ka波段卫星通信特别适合宽带数字传输、高速卫星通信等需求,可为千兆比特级宽带数字传输、高清晰度电视(HDTV)、卫星新闻采集(SNG)、VSAT业务、直接到户(DTH)业务和个人卫星通信等提供条件。收发组件是微波通信系统中的核心部件,在信息公用和级间隔离中起到至关重要的作用,成为决定整机系统可靠性和稳定性的关键因素。随着微系统技术的不断发展,收发组件已逐步实现2.5D技术,内嵌芯片和过孔互联实现了收发组件中放大器、限幅器、衰减器等模块的集成化,但仍需预留微带环行器的外置磁钢空间,例如现有Ka波段环行器需给铁氧体基片外加高度为3.5 mm的外置磁钢以提供偏置磁场,才能实现环行功能。制约收发组件实现集成化目标的技术是应用于其中的低损耗自偏置微波铁氧体材料,该类材料作为微波器件的“心脏”,完成电磁波信号的传输与耦合,是微带环行器的基础性支撑材料。
针对低损耗自偏置微波铁氧体材料研究,V. Laur等采用通过固相烧结法制备饱和磁化强度4π Ms为4200 Gs、剩磁比 Mr/ Ms为0.90、各向异性场 Ha为21 kOe、铁磁共振线宽Δ H为1.5 kOe的六角微波铁氧体材料,Δ H较大,且未报道材料的矫顽力 Hc和介电损耗tan δε。L.Peng等采用微波烧结法并结合低温烧结技术制备六角微波铁氧体材料,当La-Ni取代量为0.2时,材料表现出较高的 Ha和 Hc,其值分别为1.81 T和4.1 kOe,未报道材料的4π Ms、 Mr/ Ms、Δ H和tan δε。V. Sharma等采用溶胶凝胶法制备复合微波铁氧体材料,随着YIG含量增加, Ha逐渐降低,Δ H从2000Oe下降至385Oe,但 Hc<600 Oe,未报道4π Ms、 Mr/ Ms和tan δε。C. Pahwa等利用一步溶胶凝胶法制备复合微波铁氧体材料,当 x=0.3时,复合材料的4π Ms达到最大,但 Hc却从最初的3600 Oe下降到690 Oe, Hc恶化严重, ε达到最大值28,未报道 Mr/ Ms、Δ H和tan δε。上述材料虽然在某些参数方面具有优异的性能,但无法兼具高4π Ms、 Mr/ Ms、 Ha、 Hc和低Δ H、tan δε特性,致使研制的Ka波段微集成环行器无法满足工程化应用需求。
基于上述,本发明提出一种Ka波段低损耗自偏置复合铁氧体材料及制备方法,通过配方和工艺设计实现NiZn和BaM两种微波铁氧体材料的复合,研制兼具高4π Ms、 Mr/ Ms、 Ha、 Hc和低Δ H、tan δε特征的微波铁氧体材料。
实现思路