铁磁材料、不可逆设备及其控制方法技术

一种不可逆设备，包括至少一个铁磁部件（２１或２２）。通过控制铁磁部件（２１和２２）的ＦＭＲ行距ΔＨ，控制互调失真。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种控制不可逆设备的互调失真的方法，铁磁材料是用于实施这种方法的理想的材料，并且不可逆设备使用这种铁磁材料。
技术介绍
在最近这些年，在全世界，码分多路访问(CDMA)方法已经被采用在诸如蜂窝电话和个人手提电话的无线通信领域中的越来越广泛的应用中。由于这种趋势，用在无线通信设备中的诸如隔离器和循环器的不可逆设备的互调失真(此后称为IMD)已经变为一个关键因素，而这些在模拟通信模式中是不必要考虑的。IMD代表在两个或多个信号被提供给非线性设备时出现的不需要的信号。例如，当具有频率(f1)和(f2)的两个信号被同时输入到不可逆设备时，出现具有例如(2f1-f2)和(2f2-f1)的频率的频率成分的边带。在不可逆设备中，这种边带的存在将引起串扰和噪声，除非边带的电平被保持低至特定值。IMD的出现可通过把足够强的DC磁场应用于铁磁部件而被抑制，这个磁场来自在不可逆设备处提供的磁体。但是，作为这样应用DC磁场产生的副作用，运行频移向高频侧，同时运行频带变窄，导致不可逆设备的不良性能。另外，对更致密更薄的不可逆设备的需求表现出一种冲突，即足够强的DC磁场不能被应用于更致密更薄的不可逆设备中。而且，由于诸如蜂窝电话的致密无线通信设备是电池供电的，为在延长的时间周期上工作，使用实现低能耗的设备是首先必要的。低能耗的特性同样是安装在这种装置中的不可逆设备所必备的。由于基站所覆盖的区域小，使用需要低功率的放大器，这导致不可逆设备所要求的低能耗特性。而且，由于终端站覆盖的区域小，使用需要低功率的放大器，这导致不可逆设备所要求的低能耗特性。而且，使用来构成不可逆设备的铁磁材料的必备的关键特性是包括足够低的铁磁共振行距(linewidth)(此后称为“FMR行距”并以ΔH表示)，该行距构成磁损耗项并且该值代表在室温下的饱和磁化强度4πMs，该磁化强度可以相应于不可逆设备的工作频率而经单一序列来自由选择。另外，由于铁磁材料与不可逆设备中的磁体组合来使用，理想情况是饱和磁化强度4πMs具有补偿磁体的温度特性的温度系数。饱和磁化强度4πMs的温度特性与居里温度Tc之间有密切的关系，通常要求相应于其温度没有大的改变的磁体来实现高的居里温度Tc。日本专利特许公开No.31288/1981(Kokoku 56-31288)公开一种技术，通过该技术，代表以(In)和(Al)替代的Y-CaV-Fe石榴石铁氧体的饱和磁化强度4πMs的值可通过改变成分比率而被自由地调整。但是，上述材料在实际应用中存在一个问题是由于它的居里温度Tc低，在160℃或160℃以下，不可逆设备必须在严格的温度条件下使用。另外，由于(In)是稀少资源，通过使用(In)而得到的铁氧体必然昂贵。专利技术公开本专利技术的一个目标是提供一种用于互调失真控制的方法，通过该方法，甚至在不能应用足够强的DC磁场的时候也能降低互调失真(此后称为IMD)，还提供一种用于实施本方法的理想的铁磁材料以及使用该铁磁材料的不可逆设备。本专利技术的另一个目标是提供一种用于IMD控制的方法，该方法有效地实现了更致密更薄的不可逆设备，还提供一种用于实施该方法的理想的铁磁材料以及使用该铁磁材料的不可逆设备。本专利技术的又一个目标是提供一种达到突出的温度特性的廉价的铁磁材料，以及使用该铁磁材料的不可逆设备。为实现上述这些目标，根据本专利技术，控制包括在不可逆设备中的铁磁部件的铁磁共振行距(此后称为“FMR行距”并以ΔH表示)，以控制不可逆设备的IMD。通过这个方法，控制IMD。通过采用这种控制方法，甚至在不能应用足够强的DC磁场的时候也能改善IMD。结果，可能以令人满意的方式满足对更致密更薄的不可逆设备的需要。不可逆设备包括一个铁磁部件和一个把DC磁场应用于铁磁部件的铁磁体。附图说明图1图示出由铁磁体施加的DC磁场强度与IMD之间的关系。如图1所示，当施加于铁磁部件的DC磁场强度增加时，IMD降低。这样，通过把足够强的DC磁场应用于铁磁部件，可抑制IMD的发生。本专利技术的专利技术人已经推断出IMD随着铁磁体施加的DC磁场强度增加降低，这是由于强DC磁场克服了在铁磁部件内的孔隙处和磁晶各向异性的异相成分(out of phase component)附近的退磁场影响，从而磁性物质内的自旋前进在平均的方向上实现了真正的环形运动，而且还推断出IMD随着磁场强度降低而增加，这是由于DC磁场的强度降低产生用于控制自旋方向的力的相应的降低。由此，退磁场和磁晶各向异性等的影响变得更显著，引起自旋前进的轨迹跟踪失真的环形运动。通过这种失真的环形运动，已经被输入的高频磁场和作为铁磁共振现象的结果发生的高频磁化强度形成非线性关系。但是，实际上，由于考虑到不可逆设备的操作性能将会降低并且考虑到需要实现小型化和低的轮廓，是不能应用足够强的DC磁场的。作为消除这个问题的手段，根据本专利技术，通过控制包括在不可逆设备中的铁磁部件的FMR行距ΔH来控制IMD。如果使得自旋前进由于孔隙和异相成分附近的退磁场的影响、诱发IMD发生的磁各向异性的影响等而变得失真，FMR行距ΔH可被认为是关于IMD恒定的材料，这是由于作为磁损耗成分的指示符，FMR行距ΔH受到上述影响，并且难以测量在孔隙和异相成分附近的退磁场和磁各向异性对自旋前进的影响程度。通常，多晶体的FMR行距ΔH如下表示。ΔH=ΔHi+ΔHp+ΔHa....(1) 这里，ΔHi代表具有相同成分的单晶体的行距；ΔHp代表在样品中出现的非磁性相导致的增加；ΔHa代表磁晶各向异性导致的增量；单晶体的FMR行距ΔH据说是0.5(Oe)，当在讨论多晶体的FMR行距ΔH时可不予考虑。这样，增量ΔHp和ΔHa如下讨论。<孔隙周围退磁场的影响> 在增量ΔHp方面，E.Shlomann提出下面的等式(2)。ΔHp=1.47(4πMs)p(2)这里，p表示孔隙度。图2表示在Y-Al-Fe石榴铁氧体中(Y-Al-IG)中孔隙度(p)与FMR行距ΔH之间的关系。由于在孔隙度p为0％时FMR行距ΔH为(ΔHi+ΔHa)，增量ΔHp以切块(cut piece)与ΔHi+ΔHa之间的差别表示。图3表示增量ΔHp与IMD之间的关系。为测量IMD，使用分布式参数隔离器，把两个信号，即具有1960.0MHz的频率的一个信号和具有1960.1MHz的频率的一个信号，输入到隔离器。输入功率达到每个波36dBm。Y-Al-Fe石榴铁氧体(Y-Al-IG)被用来构成包括在隔离器中的铁磁部件。如图3所示，IMD随增量ΔHp的增加或降低而几乎呈线性地增加或降低。换言之，通过控制增量ΔHp，可控制IMD。下面的推断考虑由于孔隙带来的IMD的产生而作出。即，当从外部应用DC磁场时，退磁场在孔隙周围产生，然后该退磁场引起自旋前进成失真的环形进行。经过这种旋转移动，在已经被输入的高频磁场与作为磁性共振现象的结果产生的高频磁化强度之间形成非线性关系。<增量ΔHa> 增量ΔHa表示为ΔHa∝(K)/(Ms)....(3)这里K表示磁晶各向异性常数，及Ms代表饱和磁化强度值。表Ⅰ表示替代铁的石榴石铁氧体(Y-CaV-Zr)的各个特性值，饱和磁化强度在1250高斯附近，各个石榴石铁氧体是本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于控制具有至少一个铁磁部件的不可逆设备的互调失真的方法，其中： 通过控制所述铁磁部件的铁磁共振行距来控制所述互调失真。

【技术特征摘要】
JP 1998-4-14 103194/98;JP 1999-1-26 17254/991．一种用于控制具有至少一个铁磁部件的不可逆设备的互调失真的方法，其中通过控制所述铁磁部件的铁磁共振行距来控制所述互调失真。2．根据权利要求1的方法，其中通过控制所述铁磁部件的孔隙度来控制所述铁磁共振行距。3．根据权利要求1的方法，其中通过控制所述铁磁部件的磁各向异性来控制所述铁磁共振行距。4．根据权利要求1到3的任何一项的方法，其中所述铁磁共振行距被设置在小于15(Oe)的值。5．根据权利要求1或2的方法，其中所述互调失真的绝对值被控制为等于或大于75(dBc)。6．根据权利要求1到5的任何一项的方法，其中所述铁磁部件具有通常以下式表达的成分(Y3-2x-z+wCa2x+z)(Fe5-x-y-z-wVxAlyZrz)O12其中，(x)、(y)、(z)和(w)代表的值分别满足0≤x≤0.7，0≤y≤0.7，0.05≤z≤0.3，及0.01≤W≤0.03。7．根据权利要求6的方法，其中代表饱和磁化强度4πMs的值处于1250Gs附近时，满足0≤x≤0.420≤y≤0.44及0.08≤z≤0.2。8．根据权利要求6的方法，其中代表饱和磁化强度4πMs的值处于1750Gs附近时，满足0≤x≤0.10≤y≤0.1及z=0.1。9．根据权利要求6的方法，其中代表饱和磁化强度4πMs的值处于750Gs附近时，满足...

【专利技术属性】
技术研发人员：额贺昌子，佐藤直义，边见荣，
申请(专利权)人：TDK株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]