我国微波YIG铁氧体技术的发展

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我国微波ＹｌＧ铁氧体技术的发展
余声明
中国西南应用磁学研究所四川绵阳６２１０００
简述了我国微波ＹＩＧ铁氧体技术的发展，衷明它在军用电子工程和高精微波仪器中起耆兀可取代的重要怍用，有着广阔的应用前景。

ｌ发展简史
微波钇铁柘榴石（ＹＩＧ）铁氧体技术系指利用微波铁氧体材料的铁磁共振特性研制的旋磁调谐器件产品及其技术的统称，它几乎都是使用ＹＩＧ铁氧体制成球形谐振子作为调谐元件的，它已广泛应用于电子战、频谱分析仪与网络分析仪等高精电子设备和仪器中。

国外微波ＹＩＧ磁调谐技术始于６０年代，至８０年代初，以美国为代表的微波ＹＩＧ磁调器件——ＹＩＧ调谐滤波器、振荡器产品已经系列化，分别覆盖Ｏ５～４０ＧＨｚ频率范围并开发出了ＹＩＧ调谐谐波发生器、倍频器、滤波器／振荡器统调组件等。

近２０年来国外在进一步提高产品技术性能、向高低频段方向扩展频率范围、多倍频程阐谐带宽、缩小体积减轻重量、降低成本，扩大应用领域，集成化薄膜化，组件多功能化等方面取得了长足进展。

我国的ＹＩＧ磁调谐技术始于６０年代末７０年代初，当时研制开发单位达到十几家，与国外的差距并不大。

我国的ⅥＧ调谐器件几乎也都用于电子战设备等军事重点工程和高级微波电子仪器与系统中。

近十年来，由于国内用量很少，品种多丽杂，销售价格远低于国外正常价，所以先前踊跃参研的单位纷纷退出来，至目前仅剩下西南应用磁学研究所在坚持研发，电子科大、华中理工大学只在毫米波滤波器、静磁波等方面作一些学术理论性研究，几个整机单位则着重于系统应用开发了。

２ＹＩＧ铁氧体材料
西南应用磁学研究所是目前国内主要从事微波ＹＩＧ铁氧体材料研制生产单位，现有四个成熟的材料系列（表１），主要是以球形谐振器形式提供。

此外．还有从８０年代末开始的ＹＩＧ液相外延（ＬＰＥ）薄膜材料，膜厚在２～２００ｐ之间，Ｍ一１３９ｋＡ／ｍ，ＡＨ～Ｏ．０４ｋＡ／ｍ。

近期又生长出膜厚３２０ｕｍ，△Ｈ～Ｏ０４ｋＡ／ｍ的ＹＩＧ单晶超厚膜材料。

表１Ｙ＇ｉＧ铁氧体材料
材料Ｍ／ｋＡ／ｍ△Ｈ／ｋＡ／ｍＴ。

／℃
ＹＩＧ．ＣｒａＹＩＧ单晶２４－－１４２０１２～００４１７０～２８０
ＢｉＣａｌｒｔＶ单晶２０～５２０１２～Ｏ０６１７０～２１５
ＮｉＺｎ单晶４２２≤０８≥３００
ＹＩＧ多晶（小线宽）４８～１１１≤０３２８０～１２０Ｌｉ铁氧体单晶材料业已研制出来，Ｍ，值为２９５ｋＡ／ｍ．ＡＨ≤０．８ｋＡ／ｍ，Ｌ／＞６３０℃。

近年来在摸索设计规律、配合器件设计、合理选球方面取得了可喜的进展。

目前，在器件设计理论上的进展与上述设计规律的探讨，已证明了过大与过小的ＹＩＧ小球线宽都无法实现特定要求的最佳性能：材料的线宽越小，表明材料的性能越好：由质量均匀的优质材料做成具有特定表面光洁度（粗糙度）的小球，是满足某一特定器件最佳设计的优良谐振器。

今后，供ＹＩＧ调谐器件用的材料可能有四个发展方向：
１）把已有系列，按Ｍ，值划分更多的档次，以满足不同频段器件以及多球器件的最佳设计的要求；建立按需要实现表面抛光与表面精化的工艺设施；
２）研制新的材料系列，特别是毫米波旋磁材料系列：
３）提高实现不同尺寸、定向与不同形状样品的精细加工能力，以适应新器件，特别是磁光器件研制与生产的需要：
４）巩固与提高多晶小线宽材料系列化的成果，为民用产品的研制与生产打下基础。

３ＹＩＧ调谐器件
西南应用磁学研究所研制的ＹＩＧ调谐器件以ＹＩＧ调谐滤波器（ＹＴＦ）和振荡器（ＹＴＯ）两大主导产品（表２）逐步扩展为六大类产品技术：
４３４会议论丈集１９９９年
袁２ＹＴＯ和ＹＴＦ频率覆盖范围（Ｇｌ－Ｉｚ）
０．２５＿０６０．５．１０１．２２－－４４．８８—１２１２—１８１８－２６ｌ２６５－４０１¨…Ｉ
双极型晶体管ＹＴＯ１．
『（率＝诎应一拔管ｎｕｌ
ｌＩ｝Ｊ』业一ＦＥＴＹＴｏｉ。

Ｉ…ＦＩＳＴｆ
Ｉ带通，Ⅲ１
ｌ
Ｉ带阻Ｙ邛１）ＹＩＧ调谐振荡器。

可倍频程覆盖Ｏ．５～１０ＧＨｚ频率范围：现己研制成功双极型晶体管单只ＹＴＯ
覆盖２～１０ＧＩ－－Ｉｚ的产品，主要性能达到国外９０年代初期水平。

４～１８Ｇ｝ｋ、２６．５～４０ＧＨｚＨ玎ｙＩＤ已
研制出来。

ＭＴＢＦ达２００００小时的２～４ＧＨｚＹＴＯ，低相噪３．Ｏ～６．６ＧＨｚＹＴＯ开发成功。

２）ＹＩＧ调谐带通滤波器。

在０５～２６ＧＨｚ频率范围内，可倍频程与多倍频程覆盖，有不同级数、
不同扫速、不同通带宽度等多个品种，主要性能接近国外８０年代后期水平。

满带（５－６ＧＩ－Ｉｚ）跳顿时间＜１００ｕｓ的高扫速、２５０～６００ＭＨｚ，２６．５～４０ＧＨｚｌｎ下已开发出来。

３）ＹＩＧ调谐带阻滤波器。

覆盖２～１８ＧＨｚ的产品己定型，性能在国内领先，但与国外水平仍有明显差距，已达到国外８０年代后期的技术水平。

４）ＹＩＧ调谐谐波发生器及倍频器。

前者以１００或２００、５００ＭＩ－Ｉｚ功率信号输入，单独选取某次谐波，谐波频率范围在５００～１２０００ＭＨｚ间的产品已定型。

倍频器的研制工作已有成效，以２～６ＧＩ＂ＩｚＹＩＧ振荡器的功率信号输入，倍频信号可在２～】８ＧＨｚ内取得大于２ｒｏｗ的输出．５）统调组件．由上述器件按同频或差频组装统调为～体的更复杂的超级器件．振荡器与带通滤波器组成的ⅥＧ调谐微波接收机前端是已定型的代表产品之一，现可在ｌ～４ＧＨｚ内倍频程覆盖．ｙｒＦ一混频器、隔离器组件陆续开发出来。

６）磁光和ＭＳＷ器件。

用于激光传输系统的光隔离器与环行器，插损≤３０ｄＢ的ｘ波段前向体波延迟线也已提供使用．目前Ｙ１Ｇ器件研制工作者们正致力于提高现代化设计能力。

ＹＩＧ振荡器的计算机辅助设计已普及；
国外样品的引入与解剖加速了掌握设计的先进技术水平。

在ＹＩＧ带通滤波器设计技术理论方面取得７成功，可定量算出最佳设计所需全部参数的量值。

在带阻滤波器设计方面有了创新——提出并基本完成了行波环带阻滤波器试制。

近年来，在新原理新器件方面的探索有了明显的进展：从理论上证明了可实现几种新器件，比如：ＹＩＧ调谐阻抗变换滤波环行器、通带宽度可调的Ｙ１Ｇ调谐带通滤波器、ＹＩＧ调谐行波环带阻滤波器、ＹＩＧ调谐全匹配非互易带阻滤波器、带有带通取样端的ＹＩＧ调谐带阻滤波罂等，以及国外改进设计的自跟踪自锁相滤波器、输出功率恒定的ＹＩＧ调谐振荡器等。

此外在利用多晶小线宽材料小球制作低成本民用ＹＩＧ器件方面也取得了成功。

４ⅥＧ调谐器件的应用与展望
ＹＩＧ调谐器件在国内已应用于涉及到海陆空、导弹、卫星等通讯与电子对抗体系中的重点工程；高精微波测量仪器，目前侧重在中挡次的扫频信号源方面。

自行生产的倍频程扫频仪，现可在Ｏ．５１６．０ＧＩ＂ｌｚ，￥～１２Ｇｇ，ｚ甚至４０ＧＨｚ频率范围内供货；较高档次、低价格的扫颏仪在不久的将来也将问世，ＹＩＧ器件正在为重大军事工程提供高水平高质量的ＹＩＧ器件，组（部）件。

今后发展的方向是；
１）研制集成、小型、轻置多倍频程，多功能ＹＩＧ器件、组件和部件，满足军用电子综合信息化系
统和高精微波仪器设备的需要；・
２）利用国内开发的新器件组装成有独特功能的部件与分机，提供给有中国特色的军用装备使用；３）向民品的广阔市场特别是通信领域推进，生产中档低成本国产仪器，经济而有效地满足国内需要．
５结束语
我国ＹＩＧ器件经过近４０年的发展，在高科技军用电子工程与高精微波仪器中起着无可取代要作用，近ｌＯ年来与计算机技术广泛结合达到了前所未有的进步：今后随着全球（包括宇宙空间息网的建立，及数字技术的快速发展，ＹＩＧ调谐器件会有更好的发展与应用前景。

我国微波YIG铁氧体技术的发展
作者：余声明
作者单位：中国西南应用磁学研究所被引用次数：1次
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