磁调谐滤波器用单晶谐振子铁磁共振线宽快速筛选装置及筛选方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种磁调谐滤波器用单晶谐振子铁磁共振线宽快速筛选装置，属于微波元器件测试领域，所述测试装置包括谐振器（1）、谐振子（2）、可调直流电源（3）和矢量网络分析仪（4）；其中，所述定向后的谐振子（2）置于谐振器（1）中，所述谐振器（1）分别通过数据线与矢量网络分析仪（4）和可调直流电源（3）连接，本发明专利技术还公开了采用上述装置进行磁调谐滤波器用单晶谐振子铁磁共振线宽快速筛选的方法；本发明专利技术发明专利技术的筛选装置可实现30秒内完成一只样品的筛选，测试准确性良好，能够满足批量化产品筛选测试的需求，有利于提高磁调谐滤波器的调测效率，降低生产成本，具有很强的实用价值。具有很强的实用价值。具有很强的实用价值。

【技术实现步骤摘要】
磁调谐滤波器用单晶谐振子铁磁共振线宽快速筛选装置及筛选方法


[0001]本专利技术涉及微波元器件测试领域，尤其涉及一种磁调谐滤波器用单晶谐振子铁磁共振线宽快速筛选装置及筛选方法。

技术介绍

[0002]磁调谐器件是以YIG技术为核心一类磁性功能器件，因此也通称为YIG器件。主要包括调谐带阻滤波器、带通滤波器、谐波发生器、倍频器、YIG振荡器等。磁调谐器件具有较高的Q值，可实现多倍频频率调谐范围，在频率高端工作基本不受限制，单个器件可以完成3～50GHz 的连续调谐工作，同时具备良好的调谐线性和温度特性等特点。并以其可电调、宽带、线性、低相噪、高失谐隔离等综合技术指标，广泛应用于各类军用、民用电子设备中，产品应用领域包括星载、弹载、机载、舰载、地面/车载和民用电子等。
[0003]磁调谐滤波器作为YIG器件的重要产品分类，即能够配合控制电路完成对信号的跟踪、搜索，完成信号的选取、分析、识别，也能够对外来连续波干扰信号进行阻隔，配合控制电路完成对通带内任意干扰信号进行抑制，以保护系统的安全而达到抗干扰的目的。已成为众多电子系统在复杂干扰状况下保持正常工作的关键部件。
[0004]单晶小球谐振子作为YIG磁调谐滤波器核心，是器件实现滤波功能的基础。而单晶小球谐振子的铁磁共振线宽直接决定了磁调滤波器的插入损耗：线宽越小，器件的插损越低。因此，实现对单晶小球谐振子铁磁共振线宽（ΔH）指标参数的高效分选测试，是小球产品批量生产及提高器件调试效率的关键之一。
[0005]目前，对铁氧体材料铁磁共振线宽的测试方法主要有波导短路法和谐振腔微扰法。其中，波导短路法适用于片状铁氧体材料，且由于片状样品外部边缘部分磁场分布不均匀，所得实测数据与理论值相差较大，偏离磁调滤波器实际使用需求。因此，基于微扰理论的谐振腔法是目前磁调谐滤波器用单晶谐振子铁磁共振线宽定量测试的通用方法。
[0006]申请号为202210236130X的中国专利技术专利公开了一种基于共面波导法搭建的“矢网铁磁共振测量系统”，其测试对象主要针对石榴石型多晶铁氧体材料。就其专利中提到的测试系统其测试精度和准确度来讲，不适用旋磁单晶铁氧体材料的测试。另外，该专利要求测试样品为固定尺寸的片状材料，不能对毫米级以下球状单晶谐振子产品直接进行测试。
[0007]而申请号为201310247357.5的中国专利技术专利公开了一种使用矩形谐振腔、高斯计、电磁铁、矢量网络分析仪、直流电源、计算机六部分搭建铁磁共振线宽测试系统。其测试原理是基于定频扫场的谐振腔微扰法，在测试时通过外加电磁铁控制磁场变化，高斯计读数以获取ΔH数值。这种基于定频扫场的谐振腔微扰法提升了ΔH测试的准确度，但进行大批量小球谐振子生产时存在测试效率低下及设备造价昂贵的问题，具体而言：1）该系统测量铁磁共振线宽的时间一般为3
‑
5min/只，而目前单晶谐振子产品的年产量为10万只/年，常规的谐振腔法测试无法满足每月近万只小球谐振子批量产品全检的要求；
2）该测试系统由高斯计、电磁铁、高Q值谐振腔等，要满足单晶材料的精确测量就需要精度更高的仪器来实现（如表1所示），价格昂贵，体积也大。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的之一，在于针对基于谐振腔微扰理论的传统谐振腔扫场法测试效率低、设备价格昂贵问题，提供一种相对低成本的磁调谐滤波器用单晶谐振子铁磁共振线宽快速筛选装置，以满足批生产测试需求。
[0009]为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是这样的：一种磁调谐滤波器用单晶谐振子铁磁共振线宽快速筛选装置，包括谐振器、谐振子、可调直流电源和矢量网络分析仪；其中，所述谐振子置于谐振器中，所述谐振器分别通过数据线与矢量网络分析仪和可调直流电源连接。
[0010]上述结构中，谐振器、可调直流电源和矢量网络分析仪均为现有已知的仪器；比如矢量网络分析仪可以采用中电科思仪的3672E，可调直流电源可以采用安捷伦公司的E3632A，谐振器可采用电科九所的DZD
‑
68滤波器。
[0011]作为优选的技术方案：所述谐振子是经过磁定向后的。
[0012]作为优选的技术方案：所述谐振器为多级带阻磁调谐滤波器，满足同时放置1~12只定向谐振子。
[0013]本专利技术的目的之二，在于提供一种采用上述的装置进行单晶谐振子铁磁共振线宽快速筛选的方法，包括以下步骤：S1：打开可调直流电源和矢量网络分析仪的电源，预热，然后调整矢量网络分析仪的测试频率及可调直流电源的电压，在谐振器插入定向后的标准小球谐振子或合格小球谐振子，通过矢网给出样品的有载Q值Q
L标准
。在谐振器条件、测试频率及饱和磁化强度不变的情况下，有载Q值仅跟样品的铁磁共振线宽呈反比例关系，据此将Q
L标准
作为待测谐振子样品线宽筛选的标准；S2：将待测谐振子样品定向粘接好后插入谐振器中，通过矢网给出样品的有载Q值Q
L待测
；S3: 根据磁调谐滤波器对小球谐振子铁磁共振线宽的要求，当Q
L待测
≥Q
L标准
时，对应待测样品的铁磁共振线宽ΔH
待测
≤标准小球谐振子的铁磁共振线宽ΔH
标准
，则待测样品的铁磁共振线宽符合器件使用要求。
[0014]作为优选的技术方案：所述标准球为与待测小球同类型的且经过器件验证处于临界合格状态的小球。
[0015]作为优选的技术方案：所述待测谐振子样品晶体结构为尖晶石及石榴石型；通过更换磁调谐滤波器类型，该方法可扩展至磁铅石型谐振子样品的筛选测试。
[0016]本专利技术的装置构成简单，在测试方法上首次将扫频法引入铁磁共振线宽测试中，使用特制的谐振器（单级带阻滤波器）替代谐振腔微扰法测试系统常规需要使用的稳恒电磁铁、高Q谐振腔，降低测试系统成本的同时有效提升生产测试效率；另外利用单晶带阻滤波器的有载Q值与小球材料铁磁共振线宽的数学关系，通过矢网测试标准球及待测球Q值，通过对比法完成小球谐振子线宽的测试筛选，该测试方法不需要使用磁场测试装置，也降低了系统成本。
[0017]本专利技术的测试装置和方法依据的原理为：单晶铁氧体谐振器在产生谐振时，其有载Q值Q
L
与单晶小球谐振子的关系满足以下公式：
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（1）其中，Q
e
为外界Q值，f0为共振频率，γ为旋磁比，4πM
s
为谐振子的饱和磁化强度，N
T
为样品的横向去磁系数。
[0018]当共振频率、旋磁比及横向去磁系数保持不变（主要与样品的饱和磁化强度有关，保持标准谐振子与待测谐振子的饱和磁化强度相同），外界Q值也不变(外界Q值与谐振器结构有关，使用的谐振器不变)时，谐振器的有载Q值Q
L
与谐振子线宽ΔH呈反比例关系，即：1/Q
L
∝
ΔH。
[0019]本专利技术用测试出的有载Q值表征谐振子的铁磁本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种磁调谐滤波器用单晶谐振子铁磁共振线宽快速筛选装置，其特征在于：包括谐振器（1）、谐振子（2）、可调直流电源（3）和矢量网络分析仪（4）；其中，所述谐振子（2）置于谐振器（1）中，所述谐振器（1）分别通过数据线与矢量网络分析仪（4）和可调直流电源（3）连接。2.根据权利要求1所述的磁调谐滤波器用单晶谐振子铁磁共振线宽快速筛选装置，其特征在于：所述谐振子（2）是经过磁定向后的谐振子。3.根据权利要求1所述的磁调谐滤波器用单晶谐振子铁磁共振线宽快速筛选装置，其特征在于：所述谐振器（1）为多级带阻磁调谐滤波器，满足同时放置1~12只定向谐振子。4.采用权利要求1
‑
3任意一项的装置进行单晶谐振子铁磁共振线宽快速筛选方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：打开可调直流电源（3）和矢量网络分析仪（4）的电源，预热，然后调整矢量网络分析仪（4）的测试频率及可调直流电源（3）的电压，在谐振器（1）插入定向后的标准小球谐振子或合格小球谐振子，通...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏占涛，帅世荣，刘庆元，李阳，李俊，张平川，肖礼康，蓝江河，
申请(专利权)人：西南应用磁学研究所中国电子科技集团公司第九研究所，
类型：发明
国别省市：