Ka波段移相器用LiZn鐵氧體及其應(yīng)用研究.pdf

1、如今Ka波段相控陣雷達及其中的無源相控陣雷達被廣泛應(yīng)用。鐵氧體移相器是雷達系統(tǒng)中不可或缺的一部分，因此進一步提高微波鐵氧體移相器的性能、縮減尺寸仍然具有十分重要的意義。而鐵氧體移相器，是基于鐵氧體材料良好性能而制備的微波器件，鐵氧體材料的性能對移相器乃至整個相控陣雷達來說起著決定性的作用。如何研制出具有良好靜磁性能和低鐵磁共振線寬的旋磁鐵氧體材料是研究的重點問題。
　　本文主要針對當(dāng)前Ka波段相控陣雷達中移相器用鐵氧體材料存在的問

2、題，對LiZn鐵氧體的配方、添加劑及制備工藝進行系統(tǒng)研究，并在制備LiZn鐵氧體基礎(chǔ)上，對Ka波段鐵氧體移相器進行設(shè)計仿真。配方及添加劑研究結(jié)果表明：（1）缺鐵配方能使LiZn鐵氧體內(nèi)產(chǎn)生離子空位，促進燒結(jié)，使顯微結(jié)構(gòu)均勻致密，同時增大其飽和磁化強度(4πMs)、剩磁比(Br/Bs)和電阻率(ρ)，并降低材料的鐵磁共振線寬（ΔH）。但缺鐵過多會導(dǎo)致內(nèi)部結(jié)構(gòu)不均勻，磁性能下降，鐵磁共振線寬上升。與此同時，趨近飽和定律擬合計算結(jié)果表明材料磁

3、晶各向異性常數(shù)隨缺鐵量的增大而不斷減小，線寬分離結(jié)果表明，氣孔致寬占總線寬比例高達80％，是影響ΔH的主導(dǎo)因素。（2）Co離子適量取代能夠促進晶粒生長，增大材料飽和磁化強度Ms，并減小其矯頑力(Hc)，但增加Co取代量會迅速增大材料的磁晶各向異性常數(shù)，導(dǎo)致鐵磁共振線寬增大。（3）Mn離子取代能夠增大材料的電阻率，但會引起樣品飽和磁化強度Ms和剩磁比不斷下降，并增大材料的鐵磁共振線寬。（4）適量添加Bi2O3能夠使材料固相反應(yīng)更充分，同時

4、增大材料的飽和磁化強度Ms與剩余磁化強度，并減小材料的矯頑力。制備工藝研究結(jié)果表明，預(yù)燒溫度和球磨鋼球材質(zhì)能夠影響粉料活性，進而影響晶粒生長和顯微結(jié)構(gòu)，燒結(jié)溫度和升溫速率能夠通過影響材料的固相反應(yīng)速度而影響晶粒生長。因此，采用適宜的制備工藝（Fe2O3原料、預(yù)燒溫度、球磨鋼球材質(zhì)、燒結(jié)溫度和升溫速率），有助于制備出顯微結(jié)構(gòu)均勻致密、磁性能良好的LiZn鐵氧體材料。
　　最后，基于上述LiZn鐵氧體材料，利用Ansoft HFSS軟