干粉料
通过离子取代可以获得不同的Ms值及其不同的铁磁共 振线宽△H的YIG
烧结温度与缺铁配方
VSM测试
XRD测试
SEM测试
降低电损耗
SEM测试
电阻率
XRD测试
添加Mn离子
降低电损耗
VSM测试
微量添加对比饱和 磁化强度影响不大
其他性能
降低磁损耗
不同温度的SEM图
添加In离子的烧结温度的研究
V2O5低 熔点
全桥电 路
（a）74LS04引脚图
（b）CC4013引脚图
（c）74LS00引脚图
（d）改进后的电路原理图
PCB版图
1 2
3
实际电路测试
先将1和2连接 然后断开，将2和3连接
难于控制
驱动电路设计—— 单片机电路实现
单片机模 块
液晶显示模 块
全桥电路模 块
正向脉冲幅度可达2A，宽度0-3000μs可调，步进100 μs
反向脉冲幅度可达2A，宽度0-200μs可调，步进1μs
2.第二种设计方法： LTCF移相器建模仿真设计
设计指标： 频段：X波段(8~12GHz)； 中心频率：9.2GHz； 带宽； 驻波： VSWR≤1.5； 插入损耗：≤1dB； 相移量>360°
器件模型
LTCF封装模型
1—磁阻断介质膜；2—弯曲耦合微带；3、5—接地电极；4—铁氧体基 片；6—激励线圈电极
目标：f 0=9.2GHz， VSWR≤1.5，≤1.5dB
综合考虑损耗和 VSWR 最终选取L=6.0mm
耦合间隙S对性 能影响不大，最 终我们取 S=0.5mm
弯曲藕合线长度l=6mm 中间带线宽度w1=1.2mm 边带宽度w2=0.8mm 带线间隙s=0.5mm 激励线宽度w3=1.2mm
研究思路：根据要求，通过掺杂Al 、In 、Zr等离子来改 变Ms值和△H 值，并找到其最佳烧结曲线。
晶体结构
空隙结构
离子空间分布
空隙位置全被金属离子占据；占位倾向与离子半径， 化学键等因素有关。
工艺流程
为什么
YIG的固相法工艺流程图
Y2O3, Fe2O3
球磨 干燥
干粉体
预烧
烧结
YIG
预烧粉 体二 次 球 磨
ห้องสมุดไป่ตู้
LiZn铁氧体与陶瓷及银电极的共烧研究
问题：介质与铁氧体烧结不匹配，全部烧裂
新型掺杂——玻璃相B6Bi10Si2Zn7(BBSZ)
配料
球磨
蒸干烧结
12小 时
2℃/min至 1000℃ 保温1小时 1℃/min至 810℃
急速冷却
去离子 水
0.0wt%
0.5wt%
1.0wt%
1.5wt%
2.0wt%
4.0wt%
Bs随BBSZ掺杂量增加而先增加后 减小
Hc随BBSZ掺杂量增加，先明显减 小，后略微增加
Mg含量对性能的影响
Zn含量对性能的影响
传统掺杂 BBSZ掺杂
Mg含量对性能的影响
Bs随Mg含量的变化曲线
Bs随Mg含量的增加减小
Hc随Mg含量的增加而先减小后增 加
Br/Bs随Mg含量的增加而先增加后 减小 Mg取0.15
Hc随Mg含量的变化曲线
剩磁比随Mg含量的变化曲线
Zn含量对性能的影响
CAD图
光绘膜
移相器剖面示意 图
铁氧体基 片
K=14的LTCC介质 片
切槽后的铁氧体基片
丝网及丝网印刷机
印刷完成的基片
移相器实物
现场测试图 VSWR测试图
S21测试图
插入损耗不理想，大约为12.055dB 驻波比VSWR=1.1347
驱动电路设计——模拟电路实现
触发 器
延时电 路
时钟电 路
单脉冲电路
10.2 LTCC旋磁铁氧体材料及器件
1 10.2.1 YIG旋磁材料 2 10.2.2 LiZn旋磁材料 3 10.2.3 Y型六角铁氧体旋磁材料 4 10.2.4 微波介质陶瓷系列
10.2.1 YIG旋磁材料
低损耗YIG旋磁材料及器件研究
研制YIG旋磁材料的方案：
1）YIG材料的烧结特性与缺铁配方的研究 2）制备不同饱和磁化强度Ms的YIG 3）通过离子取代降低YIG的电磁损耗 4）通过掺杂或工艺改进降低烧结温度
网框
测试分析
隔离度为 -22.142dB
10.2.2 LiZn旋磁材料
1 10.2.2.1 LiZn铁氧体材料研制 2 10.2.2.2 移相器及驱动电路设计与制作
10.2.2.1 LiZn铁氧体材料研制
指标要求 确定主配方 掺杂研究 LTCC工艺
Bs=240mT，Hc<150A/m，Br/Bs>0.85
LTCF移相器建模仿真设计 仿真相移约为230°
仿真相移大于360°
S21 VSWR
返回
片式LTCF移相器的模版设计及制作
从整体设计、丝网的设计制作、膜片的加工、样品生胚、最终制作出来的样品 的照片如图所示。
LTCC工艺实现
参考现有的铁氧体流延配方，在生产线进行铁氧体材料流延。第一次流延 结果不理想：膜片不均匀，划痕明显，物法利用。改进配方后取得理想的 效果：划痕消失，膜片基本均匀。
XRD测试
降低磁损耗
不同温度的SEM图
添加Zr离子的烧结温度 的研究
V2O5低 熔点
XRD测试
降低磁损耗
VSM测试
Zr离子的添加量的研究 介电与损耗
介电常数 在13左右
环形器建模与参数设定
HFSS建模
YIG铁氧体
仿真与分析
VSWRmax小于1.22
环行器的制作
样品
切割
画图
外腔 生磁片
印刷 组装
Br/Bs随BBSZ掺杂量增加而先增加 后减小
最佳掺杂量在1.5wt%
μ′随掺杂量的增加而先增加后减小 μ″随掺杂量的增加而先增加后减小
---Mg+Bi助烧剂掺杂降温研究
选Mg含量X=0.1配比，加入Bi2O3（0wt%, 0.25wt%, 0.5wt%, 1wt% ）
Bs随X值的变化曲线
Hc随X值的变化的曲线
Br/Bs随X值的变化曲线
Hc随X值的变化的曲线
900°烧结，0.5wt%Bi含量的样品比较接近LTCC的要求
10.2.2.2 移相器及驱动电路设计与制作
1.第一种设计方法
目标：f 0 =9.2GHz， VSWR≤1.5， ≤1.5dB
L S 对弯曲耦合带状线的长度L和耦合间隙S进行优化
Bs随Zn含量的变化曲线 Br/Bs随Zn含量的变化曲线
Hc随Zn含量的变化曲线
Bs随Zn含量的增加先增大后减小
Hc随Zn含量的增加而减小 Br/Bs随Zn含量的增加也成逐
渐下降的趋势 Zn取0.3
掺杂研究
传统掺杂——Bi2O3， V2O5
掺杂明显增加了Bs，过度掺杂Bs略微减小 掺杂明显减小了Hc，过度掺杂Hc略微增加