第五章旋磁铁氧体材料旋磁铁氧体（又称微波铁氧体）.PPT

例:对YIG(Y3Fe5O12)单晶小球,若无磁晶各向异性,即Hk?0; 若工作频率f0=3000MhHz 共振磁场H ?0 =?H0 ?H0= f/(? /2?)= f/2.8= 3000/2.8=1071(Oe) 实际上YIG存在各向异性场Hk=(4/3)|k1/Ms| =57Oe 当 H0∥[111]时: H0 + Hk = H0 + (4/3)?|k1/Ms| = ?0 /? ∴ H0 = ?0 /? - (4/3)?|k1/Ms| = 1071-57=1014Oe 当 H0∥[100]时: H0 = f0 /2.8+2(k1/Ms)= 1071+86=1157Oe 本节描述了微波铁氧体，所利用的物理现象是材料受静磁场和微波场两者作用时出现的旋磁共振。这种效应的内在性质是非互易的，它是由磁导率的张量（非标量）性质造成的。这种非互易特性已广泛地用于各种器件中。 饱和磁化强度Ms是一个基本量，它不仅是效率的一个因素，而且还因为在内场下存在自然共振（不加静磁场）。对于给定的应用，磁化强度是选择材料时首先要考虑的一个量。 在任何共振效应中一样，线宽是头等重要的。线宽主要与自旋运动的阻尼效应有关，通过研究非共振线宽（ΔHeff）或与自旋（ΔHk）有关的非线性效应，线宽问题可能解决。相反，在多晶中，共振时观察到的主模线宽ΔH是由磁晶各向异性展宽的，或是由与缺陷和气孔率有关的寄生效应展宽的。 二、离子取代规律 采用离子取代来改变石榴石铁氧体的某些磁特性，以满足各种应用上的需要。 规律： 总的说来，与尖晶石铁氧体一样，除应满足摩尔比外其占位倾向性也应由金属离子半径、化学键及晶场等因素决定。 YIG中各种离子占位倾向性详见书中表2.1.2 * * 第五章 旋磁铁氧体材料 旋磁铁氧体（又称微波铁氧体）是指适用于微波频段的旋磁媒质。旋磁铁氧体在微波技术有着广泛的应用，利用其旋磁特性及非线性效应等可制成多种铁氧体器件（如隔离器、相移器、环行器、调制器等线性器件；振荡器、倍频器、限幅器、放大器等非线性器件） 1.旋磁材料主要技术参数 ; 2.损耗特性分析; 3.常用的旋磁材料 ; 概述:什么是旋磁材料? 1.静态:H?0, h(?) =0, B= μH, μ为实数; 2.动态交变场(高频软磁):H=0, h(?)?0,B= μH, μ为 复数; 3.交变场 + 恒磁场(旋磁:200~56000MHz): H ? 0,  h(?)?0, μ为张量; §5-1 旋磁铁氧体材料的基本要求 一、 饱和磁化强度Ms 4?Ms(几百~几千高斯) 越大，旋磁作用越强。有利于缩小器件的体积。 张量磁化率:  x=[?m(?i+ i?r)] /[(?i+j ?r)2- ?2]  xk= ?m ? /[(?i- j ?r)- ?2] ?i = ?Hi; ?? = ??(弛豫); ?m = 4?Ms; ∵阻力矩促使进动迅速衰减,要达到进动,加大功率?h由上式可知:x, xk都与4?Ms有关,当 4?Ms?? ?m?? x, xk? ?旋磁作用? 2 4?Ms高，将易于使铁氧体要微波讯号作用下出现低场 损耗(自然共振)  对于多晶材料,由于晶界及畴壁的退磁场作用, 自然共振角频率 ?自: ?H K ?自 ?(HK+ 4?Ms)  随4?Ms?→?自? ，?工作=?H接近