Nghiên cứu và ứng dụng vật liệu siêu cao tần vào thiết kế chế tạo các cấu kiện siêu cao tần như isolator, circulator và tải phối hợp dải sóng centimet sử dụng trong các dải rada - Pdf 13

Bộ KHoa học và CôNg nghệ Bộ quốc phòng
viện Khoa học - Công nghệ Quân sự
Viện Rađa Báo cáo tổng kết Đề tài:
Nghiên cứu và ứng dụng vật liệu siêu cao
tần vào thiết kế chế tạo các cấu kiện
siêu cao tần nh isolator, circulator và
tải phối hợp dải sóng centimet sử dụng
trong các đài rađa
M số: 28/HĐ-NĐT Chủ nhiệm đề tài: TSKH Nguyễn Quang Bắc
8655

Hà Nội - 2008

1
ế
ế
u
ut
t

ốđ
đ


m
mb
b


o
ot
t
đ
đ

ềt
t
à
à
i
i
:
: 12

II. Lựa chọn đối tợng nghiên cứu, cách tiếp cận 13
2.1. Lựa chọn đối tợng nghiên cứu: 13
2.2. Cách tiếp cận, phơng pháp nghiên cứu, kỹ thuật đã sử dụng 13
2.3 Kỹ thuật đã sử dụng: 14
2.4. Tính mới, tính độc đáo của đề tài: 14
III. Những nội dung đ thực hiện 14
3.1. Đối với nghiên cứu lý thuyết: 14
3.2. Đối với công việc nghiên cứu thiết kế chế tạo các sản phẩm: 15
3.3. Các tài liệu kèm theo sản phẩm gồm: 15
3.4. Hình ảnh các sản phẩm của đề tài: 15
3.5. Nghiên cứu thiết kế chế tạo các sản phẩm của đề tài 17
3.2 Nghiên cứu thiết kế bộ Circulator. 44
3.3. Nghiên cứu thiết kế bộ tải phối hợp trở kháng siêu cao tần 50

4 Ths. Nguyễn Văn Hạnh Viện Rađa Thành viên đề tài
5 KS. Trần Thị Trâm Viện Rađa Thành viên đề tài
6 TS Nguyễn Khắc Bằng Viện KH- CN Quân sự Thành viên đề tài
7 KS. Vũ Quốc Bình Viện KH- CN Quân sự Thành viên đề tài
8 Ths. Vũ Duy Thông Cục KH& CN Môi
trờng
Thành viên đề tài
9 KS. Đỗ Quốc Thờng Viện ĐTVT Thành viên đề tài
10 KS Phan văn Bá Viện Hoá Thành viên đề tài
11
GS. TSKH
M.A.
Trờng Đại học Vật lý
Kỹ thuật Matxcova

12
GS.TSKH M M. A.
Trờng Đại học Vật lý
Kỹ thuật Matxcova

Kinh phí đợc cấp: 964 triệu
Thời gian thực hiện: 30 tháng
Ngày Tháng 6 năm 2009 Ngày Tháng 6 năm 2009
CƠ QUAN CHủ TRì Đề TàI CHủ NHIệM Đề TàI nguyễn quang bắc

3
4

Phần I. Lời mở đầu
Việc nghiên cứu cơ bản, có định hớng để làm chủ công nghệ siêu cao
tần (SCT) trở thành yêu cầu cấp bách, đặc biệt đối với nhiệm vụ cải tiến, hiện
đại hoá, chế tạo Rađa quân sự trong điều kiện chiến tranh công nghệ cao.
Việc ứng dụng rộng rãi vật liệu siêu cao tần trong kỹ thuật siêu cao tần
để nghiên cứu thiết kế, chế tạo các cấu kiện siêu cao tần nh Isolator,
Circulator và tải phối hợp dải sóng centimét sử dụng trong các đài rađa đang
đợc các nớc tiên tiến trên thế giới áp dụng rộng rãi vì tính u việt của nó
Các phép đo SCT gồm:
- Đo các tham số của vật liệu: độ từ thẩm, hằng số điện môi, tổn hao
tangent.
- Đo các tham số truyền sóng: tổn hao đi qua, tổn hao phản hồi, phản xạ.
Các vật liệu SCT đang đợc ứng dụng phổ biến bao gồm:
- Vật liệu từ : Ferrit SCT,
- Vật liệu cách điện SCT : teflon, ceramic, alumina (oxid nhôm)
- Vật liệu hấp thụ SCT
Ferrit là vật liệu từ rất quan trọng và đợc ứng dụng rộng rãi trong kỹ
thuật siêu cao tần. Trên thế giới ngời ta đã ứng dụng ferrit vào thiết kế chế
tạo các mạch không thuận nghịch thụ động siêu cao tần nh: các bộ Isolator,
các bộ di pha, Circulator, tải phối hợp, các bộ lọc tinh thể YIG vv Công
nghệ chế tạo ferrit về đại thể giống nh công nghệ chế tạo gốm cao cấp.
Ferrit có các loại sau: ferrit từ mềm (Ni-Zn, Mn-Zn, ferrit có chu trình trễ hình
chữ nhậtvv ) và ferrit Granat. Ferrit granat đất hiếm đợc dùng nhiều trong
kỹ thuật siêu cao tần, chúng thoả mãn nhiều đòi hỏi khắt khe về đặc tính điện

lão hóa nhanh, chất lợng rađa xuống cấp nghiêm trọng. Đa số các đài rađa
hiện có ở nớc ta sử dụng cơ cấu chuyển mạch thu phát là các đèn cặp nhả
điện, chất lợng không đảm bảo, dẫn đến công suất lọt vào máy thu lớn gây
tình trạng các đèn sóng chạy bị già nhanh hoặc giảm độ nhạy, hệ số tạp tăng,
làm giảm khả năng phát hiện của đài và thờng khuếch đại cao tần ở đầu vào
máy thu bị hỏng rất nhiều không có vật t thay thế. Vì vậy nếu chúng ta
nghiên cứu thiết kế chế tạo đợc các bộ Circulator công suất lớn để lắp vào
đầu vào máy thu rađa thay cho các đèn cặp nhả điện thì sẽ kéo dài tuổi thọ
của máy thu, giải quyết đợc vấn đề thiếu vật t thay thế.
Để đáp ứng mục tiêu trên, tổ đề tài đã hợp tác với các đối tác nớc ngoài,
đặc biệt với một số cơ sở sản xuất và cơ sở nghiên cứu của Liên bang Nga tiếp
cận hợp lý, phơng pháp nghiên cứu thiết kế hiệu quả. Đề tài sẽ triển khai
một số nội dung sau:
Hợp tác quốc tế nghiên cứu, tiếp thu làm chủ công nghệ chế tạo một số
vật liệu từ của đối tác nớc ngoài, tiếp cận các thiết bị, phơng pháp đo đạc,
đánh giá các tham số kỹ thuật cơ bản của chúng.

6
Tiếp thu quy trình công nghệ chế tạo vật liệu ferrit SCT ứng dụng vào
việc thiết kế chế tạo các Isolator và Circulator ở dải sóng centimét.
Thiết kế chế tạo các ống dẫn sóng, các cấu kiện điện tử của các bộ phân
cách (Isolator), các bộ Circulator, các tải phối hợp trở kháng dải sóng siêu
cao tần.
Xây dựng quy trình đo, đánh giá tham số kỹ thuật các sản phẩm của đề
tài.
Sử dụng các thiết bị đo của phòng thí nghiệm rađa để đo đạc, hiệu chỉnh
sản phẩm.
Hoàn thiện sản phẩm, xây dựng qui trình công nghệ chế tạo sản phẩm và
điều kiện kỹ thuật nghiệm thu.
Xuất phát từ nhu cầu thực tiễn nêu trên chúng tôi xây dựng đề tài này

9. Mục đích của đề tài:
- Tranh thủ hợp tác quốc tế để tiếp thu và làm chủ đợc công nghệ chế tạo vật
liệu ferrit siêu cao tần ứng dụng vào thiết kế, chế tạo bộ phân cách (Isolator) ,
bộ mạch vòng (Circulator) và tải phối hợp dải sóng siêu cao tần
- Tranh thủ thông tin, bí quyết công nghệ về kỹ thuật siêu cao tần của bạn để
tiếp thu và cải tiến công nghệ, góp phần nâng cao sức cạnh tranh các sản phẩm
trong nớc.
- Tạo ra sản phẩm, phát huy đợc nội lực và tiết kiệm ngân sách.
- Làm chủ công nghệ siêu cao tần.
- Đào tạo đợc đội ngũ cán bộ nghiên cứu chuyên sâu trong lĩnh vực nghiên
cứu phát triển và nghiên cứu ứng dụng kỹ thuật siêu cao tần phục vụ trực tiếp
cho chơng trình sản xuất rađa của Việt nam.
10. Nội dung nghiên cứu:
- Nghiên cứu tổng quan vật liệu SCT, thu thập tài liệu và các công trình đã có
liên quan đến đề tài; lựa chọn công nghệ của nớc ngoài phù hợp với công
nghệ Việt Nam nhằm tạo ra đợc sản phẩm có chất lợng cao có thể áp dụng
trong thực tế.
- Nghiên cứu vật liệu ferrit siêu cao tần và ứng dụng vào thiết kế chế tạo các
bộ Circulator dải sóng SCT
- Nghiên cứu vật liệu hấp thụ SCT và ứng dụng vào thiết kế chế tạo các tải
phối hợp trở kháng dải sóng SCT.
- Học tập trao đổi kinh nghiệm với bạn về thiết kế, chế tạo các cấu kiện siêu
cao tần nh Circulator, Isolator và tải hấp thụ sóng siêu cao tần
- Phối hợp với đối tác nớc ngoài thiết kế chế tạo bộ Isolator.
- Phối hợp với đối tác nớc ngoài thiết kế chế tạo bộ Circulator.
- Phối hợp với đối tác nớc ngoài thiết kế chế tạo tải phối hợp trở kháng dải
sóng SCT.

8
- Sử dụng các thiết bị đo của PTN Rađa để đo đạc, hiệu chỉnh và lấy các đặc

thụ sóng siêu cao tần
Một số tài liệu thiết kế ,
chế tạo các cấu kiện siêu
cao tần nh Circulator,
Isolator và tải hấp thụ
sóng siêu cao tần
11/2006
4 Nghiên cứu vật liệu ferrit siêu
cao tần và ứng dụng vào thiết
kế chế tạo các bộ Circulator
dải sóng SCT
Báo cáo, Bản vẽ thiết kế
kỹ thuật của bộ Circulator
dải sóng SCT.
11/2006-
3/2007
5 Cử đoàn sang tiếp thu công
nghệ chế tạo các cấu kiện
siêu cao tần nh Circulator,
Isolator và tải hấp thụ sóng
siêu cao tần
Qui trình công nghệ chế
tạo vật liệu ferrit siêu cao
tần và các cấu kiện siêu
cao tần.
3/2007 -
5/2007
6 Nghiên cứu vật liệu hấp thụ Báo cáo, Bản vẽ thiết kế 5/2007-

9

sóng 3cm.
02/2008 -
04/2008
11 Đo đạc hiệu chỉnh sản phẩm
trong phòng thí nghiệm.
04/2008
12 Hoàn thiện sản phẩm 06/2008
13 Biên soạn các tài liệu kỹ thuật
và kết quả thực hiện đề tài
5/2008-
7/2008
14 Đánh giá, nghiệm thu đề tài 8/2008
12. Về các yêu cầu khoa học và chỉ tiêu cơ bản của các sản phẩm
KH&CN
Chỉ tiêu kỹ thuật
Số
TT
Tên sản phẩm,
Chỉ tiêu kỹ thuật
Số
lợng
Đơn vị Giá trị cần đạt
Ghi
chú
01
> 20
<
1 10
Hệ số sóng đứng
Mức công suất

W
< 1,3
100
03 Tải phối hợp dải sóng cm
Dải tần làm việc
Hệ số sóng đứng
Mức công suất
01
GHz

W

2,7 ữ 3,1
< 1,2
2

04 Bộ Isolator dải sóng cm
Dải tần làm việc
Độ phân cách
Tổn hao đi qua
Hệ số sóng đứng

<
1
< 1,3
100

06 Tải phối hợp dải sóng cm
Dải tần làm việc
Hệ số sóng đứng
Mức công suất
01
GHz

W

8,0 ữ 12,0
< 1,2
2 13. Kinh phí thực hiện đề tài phân theo các khoản chi:
Trong đó
TT
Nguồn kinh phí
T
ổng s

Thuê
khoán
chuyên
môn

trong kinh tế cũng nh trong quân sự.
Việc sử dụng công nghệ vật liệu siêu cao tần. Isolator, Circulator và tải
phối hợp là thiết bị SCT đợc sử dụng rộng rãi trong máy thu của các đài rađa.
Isolator, Circulator là bộ phân cách v mạch vòng đợc lắp ở đầu vào/ra của
các bộ khuếch đại tạp thấp và đầu ra của máy phát để nhằm bảo vệ các bộ
khuếch đại và máy phát làm việc đợc ổn định và làm tăng tuổi thọ của các
thiết bị. Đối với các thiết bị vô tuyến điện tử cũng đang đợc các nớc tiên
tiến trên thế giới áp dụng rộng rãi vì tính u việt và lĩnh vực ứng dụng rộng rãi
của nó.
Ngày nay việc sản xuất các Isolator, Circulator đang đợc các nớc nh
Nga, Hàn Quốc, Trung Quốc, Hungary tổ chức sản xuất và đa vào ứng dụng
trong lĩnh vực phát triển điện tử rất thành công.
1.2. Tình hình nghiên cứu trong nớc:
Nhận thấy tầm quan trọng phát triển kỹ thuật siêu cao tần, gần đây Nhà
nớc ta đã quyết định đầu t xây dựng Phòng thí nghiệm kỹ thuật siêu cao tần
và quang điện tử tại Viện KH-CN Quân sự Bộ quốc phòng.
Nớc ta đã đợc trang bị nhiều loại rađa trong các dải sóng khác nhau:
rađa sóng mét, sóng decimet, sóng centimet bao gồm các chức năng cảnh giới,
dẫn đờng, ngắm bắn, điều khiển, khí tợng. Tất cả các loại rađa trên trừ một
số ít mới trang bị còn đều trang bị từ những năm 60. Hiện nay chúng ta có gần
30 loại đài rađa khác nhau, hầu hết là thế hệ điện tử, sản xuất từ những năm
60-70 tại Liên xô (cũ), Trung quốc. Qua nhiều năm sử dụng, số giờ tích luỹ
cao lại chịu tác động của điều kiện nhiệt đới và khí hậu khắc nghiệt, chiến
tranh ác liệt nên linh kiện biến chất, lão hóa nhanh, chất lợng rađa xuống cấp
nghiêm trọng. Vật t linh kiện thay thế, nhất là một số linh kiện siêu cao tần
không sản xuất nữa. Trớc tình hình đó đặt ra nhu cầu phải nghiên cứu thiết

12
kế chế tạo các bộ khuếch đại tạp thấp, các bộ dao động bán dẫn siêu cao tần
để có vật t thay thế nhằm phục vụ cho công tác khôi phục sửa chữa, cải tiến

C
á
á
c
cy
y
ế
ế
u
ut
t

ốđ
đ


m
mb

ic
c


a

đ

ềt
t
à
à
i
i
:
:

+ Về cơ sở vật chất:

trao đổi và thăm các cơ sở sản xuất của một số nớc và công trình đã có liên
quan đến đề tài, chọn phơng pháp thiết kế và giải pháp công nghệ tiên tiến
của nớc ngoài phù hợp với công nghệ Việt Nam nhằm tạo ra đợc sản phẩm
có chất lợng cao có thể áp dụng trong thực tế.
Kế thừa các kết quả nghiên cứu của các đề tài, dự án liên quan đến đề tài
đã đợc thực hiện từ trớc đến nay.
Lựa chọn mạch dải phù hợp (cả về tính năng kỹ thuật và khả năng công
nghệ của nớc ta) và lựa chọn linh kiện gắn bề mặt đáp ứng các yêu cầu tính
năng kỹ thuật đề ra để thiết kế chế tạo các mạch tích hợp thụ động SCT và các
mạch tích hợp tích cực SCT.
Nghiên cứu thiết kế các mạch tích hợp thụ động SCT, dựa vào các tham
số tán xạ S tính toán các mạch phối hợp trở kháng vào/ ra, thiết kế và mô
phỏng mạch trên máy tính. Từ đó đa ra đợc phơng pháp thiết kế, cách
chọn các mẫu ferrit SCT, tính toán điều hởng mạch tuyến tính, phi tuyến SCT

14
và đa ra kích thớc hình học của mạch sản phẩm để có thể gia công phần cơ
khí tại trung tâm cơ khí chính xác của Viện KH CN Quân sự.
Sử dụng các thiết bị hiện đại của Phòng thí nghiệm Rađa (máy phân tích
mạng vectơ HP8720D, máy đo tổng hợp siêu cao tần Marconi 6200B, máy
đếm tần HP 5361B, máy phân tích phổ HP 8593E, máy đo hệ số tạp và các bộ
dụng cụ chuẩn, các đầu chuyển đổi, cáp cao tần vv ) để đo đạc, hiệu chỉnh và
đánh giá chất lợng sản phẩm.
2.3 Kỹ thuật đã sử dụng:
Kỹ thuật siêu cao tần và kỹ thuật hệ thống rađa.
Kỹ thuật gia công cơ khí chính xác.
Kỹ thuật lắp ráp và hàn dán linh phụ kiện.
Kỹ thuật đo siêu cao tần.
2.4. Tính mới, tính độc đáo của đề tài:
Lần đầu tiên ở Việt nam việc nghiên cứu phát triển và nghiên cứu ứng

tra,
+ 41TQSB 134:2008: Bộ Circulator- yêu cầu kỹ thuật và phơng pháp
kiểm tra.
Kết qủa đạt đợc về đào tạo:
3. 02 lợt cán bộ tham quan và học hỏi kinh nghiệm tại Liên bang Nga và 01
lợt cán bộ tham quan và học hỏi kinh nghiệm tại Hàn Quốc.
3.2. Đối với công việc nghiên cứu thiết kế chế tạo các sản phẩm:
Đã nghiên cứu thiết kế chế tạo thành công toàn bộ:
- 02 bộ Circulator ở hai dải tần số khác nhau.
- 02 bộ Isolator ở hai dải tần số khác nhau.
- 02 bộ tải phối hợp siêu cao tần ở hai dải tần số khác nhau.
3.3. Các tài liệu kèm theo sản phẩm gồm:
- Báo cáo khoa học lý thuyết và ứng dụng hệ thống ferrit ở dải sóng siêu cao
tần.
- Báo cáo khoa học về đề án lộ trình tiếp thu chuyển giao công nghệ chế tạo
các cấu kiện siêu cao tần.
- Báo cáo khoa học Nghiên cứu nguyên lý thiết kế chế tạo các cấu kiện siêu
cao tần Circulator, Isolator, tải phối hợp trở kháng siêu cao tần.
3.4. Hình ảnh các sản phẩm của đề tài:
16


định như sau:
trong đó Ψ là góc hợp lại 1 nửa ở bất kì một cổng và:
trong đó J
n
đưa ra các hàm Bessel của loại đầu tiên bậc n

s là hằng số truyền sóng, ε
r
= hằng số điện môi,
f = tần số,
c = vận tốc ánh sáng,

là độ từ thẩm cho các thông số µ and κ được đưa ra bởi Polder.
Thông số Q được xác định sau:

19

Trong ú cỏc thụng s Z
d
v Z
eff
theo th t l tr khỏng c tớnh bờn ngoi
cỏc cng Circulator, Isolator v tr khỏng c tớnh ferrit t. Nguyên lý làm
việc của các Isolator, Circulator dựa trên hiện tợng hấp thụ không đồng thời

Việc tín hiệu bị suy giảm khi nó đi qua Isolator ở các hớng tới và hớng
phản xạ đợc gọi tơng ứng là tổn hao chèn ở hớng tới (tổn hao đi qua) và
suy giảm ở hớng phản xạ. Tổn hao chèn và suy giảm đặc chng cho lợng
công suất bị mất ở đầu ra của Isolator so với mức công suất đầu vào ở hớng
tới và hớng phản xạ của đờng truyền. Công suất tổn hao chung này có đơn
vị là dB và đợc tính theo công thức sau đây:

,lg10
r
v
th
P
P
=

{dB} (3)
Trong đó P
v
công suất đầu vào
P
r
công suất đầu ra.
Tổn hao chèn của tín hiệu ở hớng tới là tổn hao tản mát sóng điện từ,
còn tổn hao khi phản xạ là tổn hao do các mẫu ferrit, các linh kiện điện môi và
đờng truyền gây nên do trờng bị suy giảm trên các thành ống dẫn sóng.
Khi ta lựa chọn kích thớc mặt cắt ống dẫn sóng đúng, do đó tổn hao trên
các thành của ống sóng nhỏ (cỡ 0,05-0,1 dB/m) hoặc khi các bộ Isolator đợc
chế tạo dới dạng các đoạn ống sóng ngắn (từ vài cm đến vài dm) thì công
năng lợng tín hiệu tổn hao tổng trong các chi tiết ferrit và điện môi sẽ giảm
từ 1 đến 2 lần. Một điều cần hết sức lu ý là khi thiết kế, chế tạo và cả trong

hiệu ở đầu ra so với đầu vào. Giá trị tổn hao ngợc của từng loại Isolator khác
nhau có giá trị khác nhau và phụ thuộc vào nguyên lý hoạt động và cấu trúc
của mỗi loại. Về nguyên tắc, giá trị này thờng là 20 dB, song cũng có thể dao
động trong khoảng từ 15 40 dB hoặc lớn hơn.
Đối với các bộ Circulator tham số tổn hao ngợc đợc gọi là độ phân
cách giữa các nhánh đợc truyền sống điện từ với các nhánh không truyền
sóng điện từ.
Một tham số quan trọng nữa là hệ số sóng chạy theo điện áp, tham số này
đặc trng cho giá trị công suất phản xạ trong hệ thống Circulator. Hiện tợng
phản xạ năng lợng sóng điện từ từ tải xảy ra khi trở kháng tải
H
Z và trở kháng
đờng truyền
C
Z không bằng nhau (bất phối hợp trở kháng). Hệ số này đợc
tính theo công thức sau đây:

CH
CH
ZZ
ZZ
G
+

=
(4)
Sự xuất hiện trong ống dẫn sóng hoặc trong các hệ thống đờng truyền
khác các thiết bị, chi tiết ferrit và điện môi sẽ dẫn đến hiện tợng phản xạ do
sự khác nhau về trở kháng ở vùng tiếp giáp giữa thành ống sóng và các thiết
bị, chi tiết ferrit và điện môi. Qua tham số

sử dụng các phơng pháp đặc biệt để loại trừ các hiệu ứng, các hiện tợng
không mong muốn, ảnh hởng tới chế độ làm việc bình thờng của các hệ
thống ferrit. Về nguyên tắc, trong các hệ thống ferrit siêu cao tần công suất
cao, cần phải sử dụng các biện pháp làm mát cỡng bức (bằng chất lỏng hoặc
bằng không khí). Ngoài ra, ở mức công suất cao có thể xuất hiện các hiệu ứng
phi tuyến trong ferrit, các hiệu ứng này sẽ làm tổn hao tăng lên. Do vậy, các
hệ thống này khi đợc thiết kế, chế tạo cần phải tính đến khả năng không xuất
hiện các hiệu ứng không mong muốn khi mức công suất tác động cao.
Để thiết kế chế tạo đợc các bộ Isolator, Circulator, tải hấp thụ phối hợp
trở kháng ở tần số cao sử dụng cho các đài rađa trong lĩnh vực đề tài đã xây
dựng các báo cáo khoa học lý thuyết và ứng dụng hệ thống ferrit ở dải sóng
siêu cao tần, báo cáo khoa học về đề án lộ trình tiếp thu chuyển giao công
nghệ chế tạo các cấu kiện siêu cao tần, báo cáo khoa học Nghiên cứu nguyên
lý thiết kế chế tạo các cấu kiện siêu cao tần Circulator, Isolator, tải phối hợp
trở kháng siêu cao tần.
1. Báo cáo khoa học lý thuyết và ứng dụng hệ thống ferrit ở dải sóng siêu
cao tần đợc xây dựng trên cơ sở 7 chơng. Trong báo cáo đã đi sâu nghiên
cứu các tính chất, nguyên lý hoạt động, công dụng và phân loại các hệ thống
ferrit siêu cao tần (SCT).
Ferrit là chất từ hoá có điện trở riêng rất lớn và cũng chính nhờ đặc điểm
này mà chúng đợc sử dụng rộng rãi trong ở dải siêu cao tần.
Trên thực tế, các tính chất của ferrit phụ thuộc vào cấu trúc tinh thể.
Ferrit đơn tinh thể là các tinh thể đơn, trong khi ferrit đa tinh thể có cấu tạo từ
các tinh thể riêng lẻ, định hớng một cách ngẫu nhiên trong không gian.
Ferrit đa tinh thể đợc chế tạo tơng tự nh gốm siêu cao tần. Ôxit của
kim loại phù hợp đợc nghiền nhỏ và trộn với chất hoá dẻo. Tiếp theo, chất
này đợc nung ở nhiệt độ 1000 1400
0
C trong môi trờng khí ôxi hoặc trong
môi trờng khí trơ (tuỳ thuộc vào các yêu cầu đã đặt ra đối với ferrit). Công

lớn của từ trờng một chiều, thời điểm này đợc gọi là thời điểm từ hoá bão
hoà
0
M
.
Đại lợng từ hoá bão hoà của ferrit phụ thuộc vào nhiệt độ (về nguyên tắc
đại lợng này sẽ giảm khi nhiệt độ tăng). ở nhiệt độ đủ cao, các dao động
nhiệt sẽ phá huỷ hoàn toàn định hớng đồng nhất các mô men từ của các
electron, làm mất tính từ hoá của các miền và cuối cùng là tính từ hoá của
ferrit. Nhiệt độ nhỏ nhất mà tại đó, ferrit mất tính từ hoá gọi là nhiệt độ Quyri.
Các tính chất quan trọng nhất của ferrit, cho phép sử dụng chúng trong
dải siêu cao tần để chế tạo các bộ phân cách (Isolator), mạch vòng
(Circulator), các bộ quay pha và nhiều dụng cụ, thiết bị cao tần khác có liên
quan đến các tính chất hồi chuyển các mô men từ của các electron. Nếu đa
ferrit vào từ trờng một chiều
0
H thì hớng vectơ từ hoá của ferrit
0
M trùng
với chiều của từ trờng một chiều. Nếu đặt vuông góc với từ trờng một chiều
một trờng xoay chiều có giá trị nhỏ
(
)

h , khi đó mức từ hoá sẽ bị thay đổi và
xuất hiện thành phần cao tần
(
)

m . Véctơ từ hoá bắt đầu hồi chuyển theo

Các tính chất của ferrit phụ thuộc rất nhiều vào mức độ liền kề nhau giữa
tần số hồi chuyển và tần số của từ trờng xoay chiều tác động vào. Các tính
chất này có thể đợc mô tả qua khái niệm tenxơ độ từ thẩm.
Từ trờng xoay chiều đồng nhất, tác động vào mẫu ferrit đến mức bão
hoà trùng với từ thông trong ferrit. Biểu thức đối với các thành phần từ thông
do Ponder phát minh lần đầu tiên và đợc mô tả nh sau:

,yxx
jkhhb

=
àyxy
hjkhb
à
+
=zz
hb
0
à
=

trong đó
0
,,

=
=

=
0
22
0
22
0
0
0

Trong đó:
0
à
- độ từ thẩm của không gian tự do;


- tỷ số hồi chuyển, nói cách khác đây là tỷ số mô men từ của
electron với mô men cơ khí của nó.

i
H - từ trờng một chiều bên trong, hớng theo trục z .
Đại lợng
i
H
xác định từ trờng, tác động bên trong mẫu. Nó có thể đợc
tính theo các bảng thống kê từ trờng và phụ thuộc vào mãu ferrit. Sự phụ
thuộc này đợc biểu đạt dới dạng các hằng số, đợc gọi là các hằng số khử
từ.


Nhờ tải bản gốc

Tài liệu, ebook tham khảo khác

Music ♫

Copyright: Tài liệu đại học © DMCA.com Protection Status