微波铁氧体材料的主要性能参数

Performance Parameters
微波铁氧体材料的主要性能参数

        微波是指频率为300MHz~300GHz的电磁波，是无线电波中一个有限频带的简称，即波长在1毫米~1米之间的电磁波，是分米波、厘米波、毫米波的统称。微波铁氧体按照晶体结构可制成多晶、单晶和薄膜等不同产品供器件使用，在实际应用中以多晶材料为主。其中，石榴石型铁氧体适用于P-X频段器件，尖晶石铁氧体适用于X-Ku频段器件，六角晶系铁氧体适用有高内场要求的谐振式毫米波器件。

1）饱和磁化强度Ms
        磁化强度M是描述磁性物质磁化程度和方向的物理量。磁化强度M的定义为单位体积内磁矩m的矢量和，即在体积元V中包含了大量的磁偶极子，每个磁偶极子都具有元磁矩m，M 可表示为M = (m)/V饱和磁化强度Ms是饱和磁化状态下的磁化强度。在国际单位制中磁化强度Ms的单位为安/米(Am-1)，与磁场H的单位相同。在高斯单位制中饱和磁化强度用4Ms来表示，单位是高斯(Gs或G)。4Ms关系到器件的低场损耗、频宽及功率承受能力。对器件设计者来说饱和磁化强度4Ms是材料最重要的参数，不同频段的器件需要选择不同的4Ms，工作在同一频段的不同类型器件如高场器件、低场器件及高功率器件等对材料4Ms的要求也不一样。器件设计者首先需要确定的材料参数就是4Ms。

2）铁磁共振线宽ΔH
        铁磁共振线宽ΔH是个反映磁化强度M进动过程中所受到的阻尼的宏观物理量。ΔH的定义为在固定频率下改变外加稳恒磁场使之发生铁磁共振，(H)共振吸收峰的半高所对应的两个磁场之差。如，图4中的线宽ΔH=H2 -H1。ΔH小则吸收曲线尾部对插入损耗的影响就小，ΔH关系到器件的正向损耗和工作带宽，希望它越窄越好。

3）介电损耗tanδε和介电常数ε
        介电损耗角正切tanδε = ε″/ε′是用来表示微波频率下材料介电损耗的参数。其中ε″和ε′分别为复数介电常数的虚部和实部。ε″与电阻率有关，电阻率越高则tanδε越小。与tanδε的关系为： tanδε =1/ρε′ω。

        微波铁氧体材料的介电损耗一般可达tanδε <（2～8）×10- 4水平。通常所说的介电常数指的是相对介电常数εr，εr =ε′/ε0 ，其中ε0为真空介电常数。人们常将相对介电常数εr简称为介电常数ε。微波铁氧体在使用频率下的介电常数一般为ε =12～16。

4）居里温度θf和饱和磁化强度Μs的温度系数αΜs
        居里温度θf，是指由于热运动致使材料自发磁化消失的温度, 即磁性材料由铁磁或亚铁磁状态转变为顺磁状态的临界温度。居里温度也常记作Tc。温度系数αΜs是材料温度稳定性的一个重要标志。在给定温度区间ΔT=T1–T2内αΜs的定义为:αΜs=ΔΜs/ΔTΜs(RT)，其中ΔΜs=Μs(T1)–Μs(T2)，Μs(RT)为室温下的Μs值。

5）自旋波线宽ΔHk
        Hk是对微波铁氧体峰值功率承受能力的度量。Hk越大则高功率的承受能力就越强。

6）有效线宽ΔHeff
        有效线宽Heff是个沿袭“线宽”概念用以表示材料微波损耗的物理量。共振线宽H描述的是共振点附近材料的损耗特性。然而大多数低场和高场        器件的工作点远离共振场，这时器件的损耗主要取决于材料的有效线宽ΔHeff。

7）剩磁比R和矫顽力Hc
        移相器、开关等锁式器件要求材料的磁滞回线要具有良好矩形度，即要求剩磁比R高，剩磁比R的定义是是剩余磁感应强度Br与测量磁场Hm(5Hc10Hc)下最大磁感应强度Bm之比：R=Br/Bm。材料的矫顽力Hc关系到移相器的驱动电流，因此要求Hc要低。