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射频铁氧体材料及宽带器件研究

作　者: 朱华
导　师: 刘颖力
学　校: 电子科技大学
专　业: 电子科学与技术
关键词: Co2Z 高频高Q 氧气氛烧结传输线变压器功率合成/分配器
分类号: TM277
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

随着21世纪信息化的发展,器件向小型化、宽频化、抗EMI化日趋明显,对材料的性能提出了更高的要求。Co2Z型六角铁氧体作为高频软磁材料,在高频时具有起始磁导率高、Q值高、截止频率高等特点,成为了高频电感、宽带器件及抗EMI元件应用比较理想的材料。本文针对这一发展趋势,对Co2Z高频软磁材料及宽带器件应用进行了研究。本论文主要采用传统的氧化物法制备了高频高Q值的Co2Z型六角铁氧体材料,实验以氧气氛烧结为主线,通过实验分析了离子取代、Fe2O3相对含量、预烧温度及烧结温度等对材料的物相结构、微观形貌及电磁性能的影响,并与空气中烧结的材料作对比。结果表明,改变烧结气氛能有效地提高材料的高频性能:预烧温度1260℃、氧气氛1220℃烧结,材料在1GHz频率下的μ′=8.2,Q=15.05,μ′Q=123.41,其中起始磁导率μi=5.99,截止频率fc>1.8GHz,共振频率fr >1.8GHz。Co2Z型六角铁氧体材料在高频时具有广泛的应用,本文以高频Co2Z软磁材料作为磁芯,设计与制作了宽频带同轴电缆功率合成/分配器。功率合成/分配器的设计与制作主要是基于传输线变压器网络,是以理论计算,公式推导、证明为主。以传输线变压器的理论为基础,对器件设计过程中的主要部分,如功率合成/分配网络、阻抗匹配网络、磁芯等进行分析,根据器件的指标要求,提出设计方案,并确定设计参数,完成整个设计和制作过程,最后对器件实物进行测试,达到了相对较理想的结果,同时,也通过实验验证了功率合成/分配器用高频Co2Z型六角铁氧体材料作为磁芯的优越性。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-10
第一章绪论  10-14
  1.1 引言  10
  1.2 Z 型六角铁氧体材料的发展现状  10-13
    1.2.1 高频软磁铁氧体的研究现状  10-12
    1.2.2 高频软磁铁氧体的应用现状  12-13
  1.3 本论文的主要研究内容  13-14
第二章 Z 型六角铁氧体材料理论基础及制备工艺  14-20
  2.1 Z 型六角铁氧体的晶体结构  14-15
  2.2 Z 型六角铁氧体的基本特性  15-16
    2.2.1 饱和磁化强度  15-16
    2.2.2 磁晶各向异性  16
  2.3 Z 型六角铁氧体的性能参数  16-18
    2.3.1 起始磁导率  16-17
    2.3.2 磁损耗及品质因数  17-18
  2.4 Z 型六角铁氧体的制备工艺  18-19
  2.5 本章小结  19-20
第三章高频高Q 值Z 型六角铁氧体材料研究  20-42
  3.1 锶离子取代对Z 型六角铁氧体的影响  20-25
    3.1.1 锶离子取代对Z 型六角铁氧体微观形貌的影响  20-21
    3.1.2 锶离子取代对Z 型六角铁氧体磁性能的影响  21-24
    3.1.3 Fe_2O_3相对含量的影响  24-25
  3.2 铜离子取代对Z 型六角铁氧体的影响  25-28
    3.2.1 铜离子取代对Z 型六角铁氧体微观形貌的影响  25-26
    3.2.2 铜离子取代对Z 型六角铁氧体磁性能的影响  26-28
  3.3 预烧温度对Z 型六角铁氧体的影响  28-34
    3.3.1 预烧温度对Z 型六角铁氧体物相结构的影响  28-29
    3.3.2 预烧温度对Z 型六角铁氧体微观形貌的影响  29-30
    3.3.3 预烧温度对Z 型六角铁氧体电磁性能的影响  30-34
  3.4 烧结温度对Z 型六角铁氧体的影响  34-37
    3.4.1 烧结温度对Z 型六角铁氧体微观形貌的影响  35
    3.4.2 烧结温度对Z 型六角铁氧体磁性能的影响  35-37
  3.5 SiO_2 掺杂对Z 型六角铁氧体的影响  37-40
    3.5.1 SiO_2 掺杂对Z 型六角铁氧体微观形貌的影响  37-38
    3.5.2 SiO_2 掺杂对Z 型六角铁氧体磁性能的影响  38-40
  3.6 本章小结  40-42
第四章宽频带同轴电缆功率合成/分配器研究  42-66
  4.1 传输线变压器的原理与应用  42-45
    4.1.1 传输线变压器的特点  42-43
    4.1.2 传输线变压器的工作原理  43-44
    4.1.3 传输线变压器的应用  44-45
  4.2 同轴电缆功分器的设计分析  45-51
    4.2.1 隔离特性分析  45-47
    4.2.2 传输特性分析  47-49
    4.2.3 磁芯特性分析  49-51
  4.3 同轴电缆功分器的设计与制作  51-58
    4.3.1 功分器设计要求  51
    4.3.2 功分器设计思路  51-52
    4.3.3 功分器电路设计  52-54
    4.3.4 阻抗匹配电路设计  54
    4.3.5 磁芯设计  54-57
    4.3.6 电路板设计  57-58
    4.3.7 功分器的制作  58
  4.4 同轴电缆功分器的测试与分析  58-64
    4.4.1 测试曲线  59-61
    4.4.2 结果分析  61
    4.4.3 实验优化  61-64
  4.5 本章小结  64-66
第五章结论  66-68
致谢  68-69
参考文献  69-72
攻读硕士学位期间的研究成果  72-73

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