Гиротропные среды в технике СВЧ. Малков Н.А. - 28 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

Рис. 3.1
Кроме значения
H
∆ к основным характеристикам феррита СВЧ относятся: намагниченность насы-
щения
S
I , точка Кюри Θ , диэлектрическая проницаемость
ε
′
′
−
ε
′
=
ε
j и тангенс угла диэлектрических
потерь
ε
′
ε
′′
=δ
ε
tg . Две последние величины влияют на скорость распространения электромагнитной вол-
ны.
При конструировании ферритовых устройств СВЧ наряду с основными параметрами требуется
знать остаточную магнитную индукцию, коэрцитивную силу, начальную магнитную проницаемость,
зависимости всех параметров от температуры, частоты и внешнего магнитного поля.
При использовании материала в сложных климатических условиях и при повышенных значениях
уровня мощности СВЧ необходимо иметь сведения о теплофизических, механических и нелинейных
свойствах ферритов.
Важной характеристикой феррита является его плотность (пористость), поскольку от нее зависят
параметры
S
I ,
H
∆ ,
ε
и др.
Размер и конфигурация ферритового вкладыша, помещенного внутрь волновода, определяются на-
значением устройства СВЧ (вентиль, фазовращатель, циркулятор и т.д.) и условиями его работы (диапа-
зоном рабочих частот и температур, уровнем мощности). Вкладыши изготавливают в виде пластин,
дисков и цилиндрических стержней. Для согласования (уменьшения коэффициента стоячей волны в
тракте) концы пластин выполняют скошенными, закругленными, ступенчатыми или в виде стрелок.
Кроме названных типов в качестве вкладышей из ферритов применяют сферы и полусферы (в резо-
нансных вентилях, ограничителях мощности и т.д.) различных диаметров, а также более сложные кон-
фигурации (рамки, шайбы, фигурные пластины).
Обычно при изготовлении ферритов для СВЧ используют окисную технологию. В процессе произ-
водства необходимо тщательно соблюдать все особенности технологического процесса, поскольку вос-
производимость материала зависит от многих причин: подбора исходного сырья по содержанию в нем
примесей, его "активности", режима помола, режимов предварительного и особенно окончательного
обжигов и др.
Применение ферритов в дециметровой области диапазона СВЧ и главным образом разработка уст-
ройств, в которых используются нелинейные свойства ферритов СВЧ, потребовало создания материа-
лов с минимально узкими линиями гиромагнитного резонанса. Повышение плотности материала, необ-
ходимое для уменьшения ширины линии гиромагнитного резонанса, возможно при замене поликри-
сталлического материала монокристаллическим.
Практически для изготовления монокристаллов ферритов наиболее часто применяют два метода:
выращивание монокристаллов из раствора в расплаве и пламенно-водородный метод (метод Вернейля).
Первый метод заключается в выращивании монокристаллов в расплавленном растворителе. Раство-
рители должны иметь низкую температуру плавления и слабую летучесть. В расплавленном состоянии
они должны хорошо растворять исходные оксиды, но не сам феррит, и легко отделяться от выращенных
монокристаллов. Известны различные растворители. Технологический процесс заключается в следую-
щем. Шихту составляют из растворителя и исходных компонентов феррита. После тщательного пере-
мешивания она подвергается нагреванию и охлаждению по соответствующему температурно-
временному режиму. После охлаждения монокристалл отделяется. Таким образом могут быть получены
образцы размером до нескольких миллиметров.
Второй метод заключается в выращивании монокристаллов в кислородно-водородном пламени
кристаллизационного аппарата. В этом случае шихта равномерно подается через зону пламени горелки
на жаропрочную подложку – свечу. На свече сначала образуется конус из спеченных частиц, а затем из
вершины конуса вырастает монокристалл. По мере роста монокристалла свеча с помощью механизма
постепенно опускается. Для выращивания ориентированных монокристаллов на свечу устанавливают
затравку, в виде соответственно ориентированного осколка монокристалла. Таким образом можно вы-
ращивать более крупные образцы диаметром до 10…15 мм, длиной 50…80 мм и более. Высокое качест-
во получаемых монокристаллов определяется в первую очередь высокой степенью чистоты исходных
материалов. Ферриты со структурой гранатов (иттриевые ферриты-гранаты) и других редкоземельных
элементов применяют как поликристаллические, так и в виде монокристаллов. Монокристаллы грана-
тов выращивают в оксиде свинца с выдержкой при 1325 °С и последующим медленным охлаждением
до 900 °С.

Страницы