СВЧ ферриты и керамика

Благодаря успехам, достигнутым в области СВЧ электроники, за последнее время было разработано и выпущено большое количество приборов различного функционального назначения. Перспективы дальнейшего развития СВЧ-систем, устройств радиосвязи с заданными характеристиками во многом определяются выбором ферритов. В то же время выбор материала для конкретного применения в СВЧ-технике является достаточно сложной задачей, поскольку для разных участков микроволнового диапазона к ним предъявляют различные требования. Основными характеристиками ферритов, работающих на сверхвысоких частотах, являются:

• Высокое удельное электрическое сопротивление (ρ >10⁶ Ом·см), за счет которого на высоких частотах ферриты имеют достаточно низкие диэлектрические потери tgδ=10^-2÷10^-4).
• Диэлектрическая проницаемость ε^' (составляет примерно 10-15)
• Термостабильность в широком интервале рабочих температур
• Высокая активность, определяющаяся величиной минимального подмагничивающего поля, необходимого для обеспечения требуемых рабочих параметров
• Намагниченность насыщения, M _s; 4πM _s (400-5000 Гс)
• Ширина резонансной кривой 2ΔH является одним из главных параметров, характеризующих свойства ферритов для СВЧ устройств, отсчитывается на уровне 0.5 от значения поглощаемой мощности и зависит от размера и формы образца, качества обработки поверхности,а также диапазона волн). Наименьшей величиной 2ΔH =0.3-0.5 Эрстеда обладают монокристаллы иттриевых ферритов. Ширина резонансной кривой поликристаллических ферритов варьируется от 30-40 до 800-1000 Эрстедов.

Применение	Требуемые характеристики	Рекомендации по выбору материала
Циркуляторы низкого уровня мощности	Низкие вносимые потери, компактность, широкий диапазон частот, широкий диапазон рабочих температур, высокая направленность излучения	Ширина кривой ферромагнитного резонанса (2ΔH; ΔH eff) - минимальные значения; Диэлектрическая проницаемость (ε') максимальная; Намагниченность насыщения (M s ) определяется в соответствии с заданной частотой; Температурный коэффициент (α) задается минимальный
Циркуляторы высокого уровня мощности	Устойчивость к мощности, низкие вносимые потери, термостабильность	Величина, характеризующая ширину линии спиновых волн (ΔH k) должна быть достаточно высокой ; ΔH eff и ΔH сопоставимы со значением ΔH k
Резонасный вентиль (область работы - до резонанса)	низкие вносимые потери, узкие полосы частот	Эффективная ширина кривой ферромагнитного резонанса ΔH eff минимальная; M s соответствует частоте

СВЧ ферриты изготавливаются на основе соединений со структурой граната и шпинели. Иттриевые феррит-гранаты применяют для изготовления различных СВЧ-устройств, работающих в низкочастотной части СВЧ-диапазона. Такие материалы характеризуются малыми значениями магнитных потерь, относительно высокой намагниченностью, высокой термо­стабильностью. Также для повышения устойчивости феррита к мощности и термостабильности намагниченности насыщения в его структуру вводят ионы кобальта (Co), Гадолиния (Gd) и др.

Конфигурации

СВЧ ферриты производят из спрессованного порошка, спеченного при высоких температурах. После термического отжига изделия могут быть отполированы с параметром шероховатости до R_a0,1. Допуск на размер при механической обработке составляет до ±0,025мм. Изготовление сердечников производится по размерам и чертежам заказчика. Примеры конфигураций представлены в таблице ниже:

Название	Форма изделий
Диэлектрические керамические подложки
Пластины
Треугольные плаcтины
Кольца, диски
Феррит-диэлектрические сборки
Серебрение изделий

Сверхвысокочастотные ферриты-гранаты

Иттрий – кальциевые гранаты (CVG - Кальций-Ванадий)

Эта серия материалов отличается малой шириной линии ферромагнитного резонанса ΔH, находят широкое применение в сверхвысокочастотных устройствах (включая криогенные) с малыми потерями в широкой области частот и температур.

Марка	Плотность D(г/см³)	Намагниченность насыщения 4πMs (Гс)±5%	Диэлектрический коэффициент ε'±5%	Диэлектрические потери tgδε *104	Ширина линии ΔH(Э)	Ширина линии спиновой волны ΔHk(Э)	Температура Кюри Tc°
YC1900	≧5.16	1900	14.9	≦2	≦10	2	≧230℃
YC1870	≧5.16	1870	14.8	≦2	≦10	2	≧245℃
YC1850	≧5.16	1850	14.8	≦2	≦10	2	≧260℃
YC1820	≧5.16	1820	14.5	≦2	≦10	2	≧265℃
YC1800	≧5.05	1800	14.7	≦2	≦10	2	≧210℃
YC1600	≧5.14	1600	14.6	≦2	≦10	2	≧230℃
YC1650	≧5.14	1650	14.6	≦2	≦10	2	≧245℃
YC1400	≧5.15	1400	14.5	≦2	≦10	2	≧230℃
YC1200	≧5.15	1200	14.4	≦2	≦10	2	≧210℃
YC1000	≧5.07	1000	14.1	≦2	≦15	2	≧210℃

Иттрий-гадолиниевые и иттрий-гадолиний-алюминиевые гранаты (YGD-Иттрий-Гадолиний, YGDAL-Иттрий-Гадолиний-Алюминий)

Материалы этой серии обладают высокой термостабильностью намагниченности насыщения, благодаря прямоугольной петле гистерезиса и повышенной пороговой мощности находят широкое применение в невзаимных устройствах среднего и высокого уровней мощности (фазовращателях, переключателях, фильтрах и т.д.).

Марка	Плотность D(г/см³)	Намагниченность насыщения 4πMs (Гс)±5%	Диэлектрический коэффициент ε'±5%	Диэлектрические потери tgδε *104	Ширина линии ΔH(Э)	Ширина линии спиновой волны ΔHk(Э)	Температура Кюри Tc°
YG1800	≧5.20	1800	14.5	≦2	≦35	4	≧270℃
YG1600	≧5.20	1600	15.1	≦2	≦40	4	≧270℃
YG1500	≧5.20	1500	15.0	≦2	≦40	4	≧265℃
YG1550	≧5.20	1550	15.1	≦2	≦50	5	≧270℃
YG1450	≧5.20	1450	15.1	≦2	≦50	5	≧265℃
YG1200	≧5.20	1200	15.0	≦2	≦50	5	≧245℃
YGA1000	≧5.20	1000	14.5	≦2	≦70	8	≧250℃
YGA900	≧5.20	900	14.5	≦2	≦132	9	≧245℃
YGA850	≧5.20	850	14.5	≦2	≦40	5	≧225℃
YGA750	≧5.20	750	14.5	≦2	≦45	6	≧210℃
YGA600	≧5.20	600	14.5	≦2	≦55	9	≧225℃
YGA500	≧5.30	500	14.0	≦2	≦45	5	≧200℃

Иттрий-алюминиевые гранаты (YAL-Иттрий-Алюминий)

Благодаря широкому диапазону значений намагниченности насыщения, гранаты данного типа находят применение во многих СВЧ устройствах низкого уровня мощности в метровом, дециметровом и сантиметровом диапазонах длин волн.

Марка	Плотность D(г/см³)	Намагниченность насыщения 4πMs (Гс)±5%	Диэлектрический коэффициент ε'±5%	Диэлектрические потери tgδε *104	Ширина линии ΔH(Э)	Ширина линии спиновой волны ΔHk(Э)	Температура Кюри Tc°
YA1200	≧5.15	1100	14.4	≦2	≦10	2	≧220℃
YA1000	≧5.20	1100	15.0	≦2	≦25	2	≧210℃
YA0950	≧5.20	950	14.5	≦2	≦25	2	≧200℃
YA0500	≧5.15	500	14.0	≦2	≦45	2	≧170℃
YA0400	≧5.15	400	14.5	≦2	≦50	2	≧160℃

Железо-иттриевые гранаты (YIG- Иттрий-Железо)

Марка	Плотность D(г/см³)	Намагниченность насыщения 4πMs (Гс)±5%	Диэлектрический коэффициент ε'±5%	Диэлектрические потери tgδε *104	Ширина линии ΔH(Э)	Ширина линии спиновой волны ΔHk(Э)	Температура Кюри Tc°
YI1780	≧5.15	1780	15.5	≦2	≦25	2	≧280℃

Сверхвысокочастотные ферриты-шпинели

Литий-цинковые шпинели (LiZn)

Литиевые ферриты имеют малые нерезонансные потери, высокую прямоугольность петли гистерезиса и высокую температуру Кюри. Они в основном применяются в нерезонансных управляемых приборах низкого уровня мощности сантиметровых и миллиметровых диапазонов (фазовращатели, переключатели и т.д.)
.

Марка	Плотность D(г/см³)	Намагниченность насыщения 4πMs (Гс)±5%	Диэлектрический коэффициент ε'±5%	Диэлектрические потери tgδε *104	Ширина линии ΔH(Э)	Ширина линии спиновой волны ΔHk(Э)	Температура Кюри Tc°
JL2600	≧4.35	2600	16	≦5	≦300	3	≧390℃
JL3400	≧4.35	3400	16	≦5	≦300	3	≧390℃
JL5000	≧4.35	5000	16	≦5	≦300	3	≧390℃

Никель-цинковые шпинели (NiZn)

Никель-цинковые ферриты имеют высокую температуру Кюри, находят широкое применение в резонансных приборах в сантиметровых и миллиметровых диапазонах длин волн. Такие ферриты характеризуются широким рядом значений намагниченности и высокой термостабильностью.

Марка	Плотность D(г/см³)	Намагниченность насыщения 4πMs (Гс)±5%	Диэлектрический коэффициент ε'±5%	Диэлектрические потери tgδε *104	Ширина линии ΔH(Э)	Ширина линии спиновой волны ΔHk(Э)	Температура Кюри Tc°
JN2000	≧5.20	2000	13	≦5	≦500	10	≧500℃
JN2200	≧5.20	2200	13	≦5	≦500	10	≧500℃
JN2300	≧5.20	2300	13	≦5	≦500	10	≧500℃
JN2500	≧5.20	2500	13	≦5	≦500	10	≧500℃
JN3000	≧5.20	3000	13	≦5	≦375	13	≧500℃
JN4000	≧5.20	4000	13	≦5	≦400	10	≧470℃
JN4500	≧5.20	4500	13	≦5	≦400	10	≧470℃
JN5000	≧5.20	5000	14.5	≦5	≦200	9	≧375℃

Марганец-магниевые шпинели (MnMg)

Эта группа ферритов используется в приборах, которые требуют от материала малых магнитных и диэлектрических потерь в дециметровом и сантиметровом диапазонах длин волн.

Марка	Плотность D(г/см³)	Намагниченность насыщения 4πMs (Гс)±5%	Диэлектрический коэффициент ε'±5%	Диэлектрические потери tgδε *104	Ширина линии ΔH(Э)	Температура Кюри Tc°
MM2000	≧4.6	2000	13.1	≦2	≦600	≧290℃
MM2800	≧4.6	2800	12.4	≦2	≦300	≧225℃

Для уточнения возможности изготовления, стоимости и условий поставки, пожалуйста, направьте запрос по e-mail: epcos@ferrite.ru