一种基于稀土镍基钙钛矿化合物的频率探测与滤波方法技术

本发明专利技术提供一种基于稀土镍基钙钛矿化合物作为频率敏感材料，利用稀土镍基钙钛矿氧化物电学阻抗实部与虚部对交变频率的渐变与突变特性，实现对交变电信号频率的探测以及对交变电信号的整流与滤波两方面的电子器件以及电路设计应用。与传统的交变信号频率探测与滤波整流方法相比较，本发明专利技术在低频率段的电路电子应用具有更加明显的优势，且通过本发明专利技术所提供技术与已有技术相结合可实现对电流设计灵活程度的大幅度提高。本发明专利技术在交变频率探测与滤波整流、电子信息、电子器件、智能电路设计、自动化控制等方面具有可观的应用价值与宽广的应用前景。

A frequency detection and filtering method based on rare earth nickel based perovskite

【技术实现步骤摘要】
一种基于稀土镍基钙钛矿化合物的频率探测与滤波方法
本专利技术属于电子信息与电子器件领域，具体地涉及一种基于稀土镍基钙钛矿化合物的频率敏感材料，利用稀土镍基钙钛矿氧化物电学阻抗对交变频率的渐变与突变特性，实现两方面应用：1)对交变电信号频率的探测，2)对交变电信号的整流与滤波。
技术介绍
开发新一代交变频率探测与控制、滤波整流电子材料与器件，对于电子电路设计与应用方面具有重要的科学意义与产业价值，也为进一步探索智能电路的开发提供了丰富的设计空间【1-12】。在频率探测方面，现今电子信息领域主要采用计数法【2】。在滤波方面，早期使用的滤波技术主要基于LC震荡电路【2】。而上世纪50年代发展的压电陶瓷滤波器，因具有体积小、成本低以及质量轻等优点，逐渐代替了LC滤波器【3-12】。第一代压电陶瓷滤波器于1962年被日本村田制作所研制出来，其主要采用的是扩展振动方式实现滤波。而该公司于1966年通过能陷厚度振动多路耦合的方式，进一步发展了调频滤波器【8】。因陶瓷滤波器与LC滤波器相比具有滤波更加稳定、抗干扰能力强、体积小等优点，并逐渐取代了最初使用的LC滤波器【1，3-8】。压电陶瓷作为滤波器，要求其具有合适的机电耦合系数和合适的机械品质因数，增强选择性，高机械品质因数、良好的温度稳定性以及低成本等特点【】[37-39]。现有陶瓷滤波器按照所需应用的频率可分为以下几类:音频滤波器(<3KHz,中心频率500Hz)；甚低频滤波器(3-30KHz)；低频滤波器(30-300KHz)；中频滤波器(300-3000KHz)；高频滤波器(3-30MHz)；甚高频滤波器(>30MHz)【1-8】。基于陶瓷电容器在滤波中的优点以及涵盖范围的宽泛性，在现有电器中陶瓷滤波器得到了广泛地应用。例如，为适应调幅收音机中所应用450KHz、455KHz以及460KHz等频率，一单元SFU、两单元SFZ、微型单元PFA和两个微型单元PFB等滤波器被相继开发并获得广泛应用【2,8】。此外，陶瓷滤波器在电视机应用中主要是用来做电视伴音中频滤波器，包括带通(如LT6.5MHz、LT5.5MHz、LT6.5MB、LT6.5MA)和带阻(XT6.0MB、XT6.5MA、XT6.5MB、XT4.43M、XT5.5MA、XT5.5MB、XT6.0MA)两类滤波器。近年来随着科技的发展，陶瓷滤波器的体积不断减小而其产品更加轻便实用，并逐渐与集成电路技术相结合，成为现代电子信息工业所不可或缺的重要组成元素【8】。然而，不可否认的是，现有的频率探测技术严重依赖数字电路技术，而模拟电路技术在其中的应用尚有待进一步开发。现有滤波材料与器件大多依赖于压电陶瓷技术，而仍需要探索与发展压电陶瓷以外的可实现滤波功能的新型功能材料，从而大幅度提升对交流信号滤波整理的电路设计灵活度。参考文献：【1】蔡远祥，陶瓷滤波器，人民邮电出版社,1982.【2】张永瑞，电子测量技术基础，西安电子科技大学出版社，2009年第二版.【3】万为民，多层压电陶瓷滤波器和片式陶瓷谐振器，电子元件与材料,1992(3):11-15.【4】李灵芝，肖定全，赁敦敏，等，无铅压电陶瓷中频滤波器的研制，四川大学学报:自然科学版,2005,28(S1):657-658.【5】KimJH,HanDY,NamMH,etal.Analysisofathree-layeredpiezoelectricceramictransformerfilter.IEEETransactionsonCircuits&SystemsIFundamentalTheory&Applications,1995,42(6):307-313.【6】何芳钧，压电陶瓷滤波器.北京：科学出版社.1980:61-62.【7】苟永明，滤波器的特点及应用.现代通信,1998(6):26-26.【8】魏景兰译，顾正亚校，日本陶瓷滤波器发展概述，新技术应用.1989,14:69-73.【9】赵志远，杨霖，陈昆和，等，基于混合梳状线谐振器的三阶恒定带宽电调微带滤波器研究，电子学报，2015，43(1):140-144.【10】林逸群，刘茉莉，卢胜军，宽带接收机应用的超宽倍频程电调滤波器设计，微波学报,2015,31(2):59-62.【11】SuFS,ChenYM,ChangSF.PackagedTunableComblineBandpassFilters.IEEEMicrowaveMagazine,2015,16(2):93-98.【12】曹良足，殷丽霞，压电换能器电调介质滤波器的设计与实现.电子学报,2017,45(8):1965-1969.
技术实现思路
本专利技术的主要构思在于：以稀土镍基钙钛矿化合物作为频率敏感材料，利用稀土镍基钙钛矿氧化物电学阻抗实部与虚部对交变频率的渐变与突变特性，实现两方面的电子器件应用：1)对交变电信号频率的探测，2)对交变电信号的整流与滤波。一种基于稀土镍基钙钛矿化合物的频率探测与滤波方法，其特征在于，所述稀土镍基钙钛矿化合物为具有热力学亚稳定相结构的扭曲钙钛矿强关联氧化物材料，稀土镍基钙钛矿化合物材料的交变阻抗值具有对频率变化敏感特性；其材料形态包含：块体材料、薄膜、晶须材料、纳米线、纳米粉；其结晶状态包括单晶结构、多晶结构；化学式为ABO3：A位为Re位,包括稀土元素以及具有正三价的类稀土元素的单一元素或多元素组合；镍元素Ni占据钙钛矿结构中的B位。进一步地，所述Re位为钐(Re＝Sm)、钇(Re＝Y)、铕(Re＝Eu)、镝(Re＝Dy)、铥(Tm)、钆(Gd)、钬(Ho)、镱(Yb)、铽(Tb)、钐钕(Re＝SmxNd1-x，0<x<1)、铕钕(Re＝EuxNd1-x，0<x<1)；铕铺(Re＝EuxPr1-x，0<x<1)、铕钐(Re＝EuxSm1-x，0<x<1)、钕铕钐(Re＝NdyEuxSm1-x-y，0<x<1,0<y<1)。进一步地，所述材料的交变阻抗值具有对频率变化敏感特性：一方面，其阻抗实部在低频下呈现稳定的平台，而当交变频率超过一个特定阈值(fR)后实部阻抗随频率的继续增加而逐渐减小；另一方面，其阻抗虚部随频率的增加先增加后减小，并在另一特征频率(fI)达到虚部阻抗的极值。进一步地，通过调节所述Re位的元素组分可以实现对材料的交变阻抗值具有对频率变化敏感特性的调节，从而满足所进一步制备器件在频率探测与滤波整流中的应用要求：一方面，增大所述Re位的元素的原子半径，可以提高其阻抗实部平台频率的阈值(fR)；另一方面，增大所述Re位的元素的原子半径，可以增加其阻抗虚部达到极值的特征频率(fI)。进一步地，基于所述材料的交变阻抗值具有对频率变化敏感特性实现对交变电信号频率的探测，具体探测方法如下：1)校准所使用亚稳相稀土镍基钙钛矿氧化物频率敏感材料实部阻抗随频率的变化关系；2)校准对电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于稀土镍基钙钛矿化合物的频率探测与滤波方法，其特征在于，所述稀土镍基钙钛矿化合物为具有热力学亚稳定相结构的扭曲钙钛矿强关联氧化物材料，稀土镍基钙钛矿化合物材料的交变阻抗值具有对频率变化敏感特性；其材料形态包含：块体材料、薄膜、晶须材料、纳米线、纳米粉；其结晶状态包括单晶结构、多晶结构；化学式为ABO

【技术特征摘要】
1.一种基于稀土镍基钙钛矿化合物的频率探测与滤波方法，其特征在于，所述稀土镍基钙钛矿化合物为具有热力学亚稳定相结构的扭曲钙钛矿强关联氧化物材料，稀土镍基钙钛矿化合物材料的交变阻抗值具有对频率变化敏感特性；其材料形态包含：块体材料、薄膜、晶须材料、纳米线、纳米粉；其结晶状态包括单晶结构、多晶结构；化学式为ABO3：A位为Re位,包括稀土元素以及具有正三价的类稀土元素的单一元素或多元素组合；镍元素Ni占据钙钛矿结构中的B位。


2.如权利要求1所述一种基于稀土镍基钙钛矿化合物的频率探测与滤波方法，其特征在于，所述Re位(A位)为钐(Re＝Sm)、钇(Re＝Y)、铕(Re＝Eu)、镝(Re＝Dy)、铥(Tm)、钆(Gd)、钬(Ho)、镱(Yb)、铽(Tb)、钐钕(Re＝SmxNd1-x，0<x<1)、铕钕(Re＝EuxNd1-x，0<x<1)；铕铺(Re＝EuxPr1-x，0<x<1)、铕钐(Re＝EuxSm1-x，0<x<1)、钕铕钐(Re＝NdyEuxSm1-x-y，0<x<1,0<y<1)。


3.如权利要求1所述一种基于稀土镍基钙钛矿化合物的频率探测与滤波方法，其特征在于，所述材料的交变阻抗值具有对频率变化敏感特性体现在：一方面，其阻抗实部在低频下呈现稳定的平台，而当交变频率超过一个特定阈值(fR)后实部阻抗随频率的继续增加而逐渐减小；另一方面，其阻抗虚部随频率的增加先增加后减小，并在另一特征频率(fI)达到虚部阻抗的极值。


4.如权利要求1所述一种基于稀土镍基钙钛矿化合物的频率探测与滤波方法，其特征在于，通过调节所述Re位的元素组分可以实现对材料的交变阻抗值具有对频率变化敏感特性的调节，从而满足所进一步制备器件在频率探测与滤波整流中的应用要求：一方面，增大所述Re位的元素的原子半径，可以提高其阻抗实部平台频率的阈值(fR)；另一方面，增大所述Re位的元素的原子半径，可以增加其阻抗虚部达到极值的特征频率(fI)。


5.如权利要求1所述一种基于稀土镍基钙钛矿化合物的...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈吉堃，陈锦豪，张秀兰，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：北京;11