Регистрация / Вход
Прислать материал

14.575.21.0030

Аннотация скачать
Постер скачать
Общие сведения
Номер
14.575.21.0030
Тематическое направление
Информационно-телекоммуникационные системы
Исполнитель проекта
федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС"
Название доклада
Разработка составов и технологии изготовления поликристаллических гексаферритов с целью создания СВЧ развязывающих ферритовых устройств коротковолновой части сантиметрового и миллиметрового диапазона длин волн в микрополосковом исполнении
Докладчик
Костишин Владимир Григорьевич
Тезисы доклада
Цели и задачи исследования
Исследование и разработка комплекса научно-технологических решений, направленных на создание одноосных с высокой степенью магнитной текстуры поликристаллических гексагональных ферритов для подложек сверхминиатюрных микрополосковых ферритовых развязывающих приборов (далее – ФРП) коротковолновой части сантиметрового и миллиметрового диапазонов длин волн
Актуальность и новизна исследования
Составной частью СВЧ электронных модулей АФАР РЛС являются ферритовые развязывающие приборы (ФРП) в микрополосковом исполнении. Миниатюризация СВЧ модулей активных фазированных антенных решёток (АФАР) диктует поиск путей дальнейшей миниатюризации ФРП. Тем более эта задача становится актуальной по мере продвижения АФАР в коротковолновую часть см и мм диапазонов, т.к. массогабаритные параметры ФРП в микрополосковом исполнении в основном определяются магнитной системой. Разработка и в дальнейшем применение одноосных анизотропных поликристаллических ферритовых материалов с высокой воспроизводимостью свойств позволит снизить массогабаритные параметры магнитных систем или исключить их совсем для ФРП в микрополосковом исполнении.
Таким образом, разработка составов и технологии изготовления одноосных анизотропных поликристаллических ферритовых материалов с высокой воспроизводимостью свойств для ФРП, которые будут функционировать без внешних магнитных полей, является актуальной задачей. Выполнение комплекса вышеперечисленных задач возможно лишь при условии создания новых соответствующих базовых технологий изготовления материалов и разработки на их основе принципов построения микрополосковых развязывающих устройств.
Описание исследования

Одним из направлений радиоэлектроники, которое в настоящее время получило бурное развитие, является освоение коротковолновой части сантиметрового и миллиметрового диапазонов длин волн. Ведущие западные фирмы («Philips». «LTT», «SperryEl.C'o» и другие) занимаются созданием дешевых и компактных комплектов и приборов миллиметрового диапазона и организации их массового выпуска, в том числе ферритовых невзаимных элементов, подчеркивая отставание отечественной промышленности в этой области. Сегодня в мире более 15 фирм производят ферриты и ферритовые приборы, среди которых российские - АО «НПП «Исток» им. Шокина», НИИ «Домен», ОАО «Завод Магнетон». Однако, для миниатюризации ферритовых устройств необходимо улучшение их параметров и, следовательно, совершенствование технологий изготовления. Снижение энергозатрат, размеров и веса, обеспечение электромагнитной совместимости отдельных узлов радиоаппаратуры, согласование приемно-передающих трактов достигается применением соответствующих радиоматериалов, среди которых важное место занимают ферриты. На сверхвысоких частотах лучшими магнитными характеристиками обладают ферриты с гексагональной структурой (гексаферриты), которые имеют наиболее высокие дисперсионные частоты, по сравнению с другими ферритами. В частности, нарастает потребность в таких материалах, которые могут использоваться без внешних магнитных систем, без которых невозможно создать сверхвысокочастотные (СВЧ) ферритовые развязывающие приборы (ФРП) в микрополосковом варианте. Одним из направлений усовершенствования радиолокационных станций (РЛС) с активными фазированными антенными решётками (АФАР) является модульный принцип компоновки систем электронными средствами с минимальными массогабаритными характеристиками, в которых значительную долю составляют унифицированные электронные модули. Для миниатюризации СВЧ модулей АФАР необходима миниатюризация ферритовых развязывающих приборов, так как массогабаритные параметры ФРП в микрополосковом исполнении в основном определяются магнитной системой. На сегодняшний день существуют микрополосковые ферритовые приборы только на основе ферритов-шпинелей и ферритов-гранатов. Разработка и дальнейшее применение одноосных анизотропных поликристаллических гексаферритовых материалов с высокой воспроизводимостью свойств позволит снизить массогабаритные параметры магнитных систем или исключить их совсем для AHG в микрополосковом исполнении, а также обеспечить недорогое решение в массовом производстве электронных устройств для коммерческой и военной областей российской электронной промышленности.

Для получения гексаферритов с высокой степенью магнитной текстуры и высокой повторяемостью свойств решались следующие задачи:

1. Выбор оптимальных химических составов гексаферритов со значением поля анизотропии 16-35 кЭ.

2. Достижение минимальных значений тангенса диэлектрических потерь в материале 1*10^-3.

3. Оптимизации режимов технологических процессов изготовления гексаферритов.

4. Исследование способов повышения температурной стабильности свойств разрабатываемого ферритового материала.

5. Разработка методик и стендов контроля электромагнитных параметров материалов.

Однако, изготовить гексаферриты с таким сочетанием свойств по традиционной керамической технологии трудно. Чтобы удовлетворить этим требованиям, необходимо было разрабатывать новые технологические приемы. Ферритовые материалы с воспроизводимыми свойствами можно получить при полном контроле технологических параметров (температура, продолжительность, состав газовой атмосферы, контроль степени текстуры и др.) в процессе их изготовления. В данной работе были использованы новые технологические приемы, обеспечивающие высокую степень текстуры поликристаллических гексаферритов и улучшение их диссипативных свойств: 

1. LTCC-технология;

2. Радиационно-термическое спекание гексаферритов;

3. Отжиг в регулируемой кислородной атмосфере.

Для обеспечения качества измерений были разработаны специальные измерительные стенды и разработаны методики контроля параметров.

Результаты исследования

В результате выполнения проекта получены следующие основные результаты:

1 Методы получения поликристаллических гексагональных ферритов по классической керамической технологии.

2 Методы получения поликристаллических гексагональных ферритов по LTCC-технологии (технология низкотемпературной совместно обжигаемой керамики).

3 Метод спекания поликристаллических гексагональных ферритов радиационно-термическим синтезом в пучке быстрых электронов с предварительным синтезом шихты.

4 Метод спекания поликристаллических гексагональных ферритов радиационно-термическим синтезом в пучке быстрых электронов без предварительного синтеза шихты.

5 Экспериментальные образцы поликристаллических гексагональных ферритов состава BaAlxFe12-xO19 и SrAlxFe12-xO19, (1.3≤x≤1.8) легированные добавками (СaO, NiO, SiO4, Mn2O3).

6 Методики контроля степени магнитной текстуры, температуры Кюри, коэффициента диффузии кислорода в поликристаллических гексагональных ферритах.

7 Методики контроля магнитных и электромагнитных параметров экспериментальных образцов поликристаллических гексагональных ферритов.

Ожидаемые результаты соответствуют мировому уровню.

Практическая значимость исследования
Разработка и в дальнейшем применение одноосных анизотропных поликристаллических гексаферритовых материалов с высокой воспроизводимостью свойств позволит снизить массогабаритные параметры магнитных систем или исключить их совсем для ФРП в микрополосковом исполнении, а также обеспечить недорогое решение в массовом производстве электронных устройств для коммерческой и военной областей российской электронной промышленности.
Разработка и создание технологий изготовления гексаферритовых материалов с высокой воспроизводимостью свойств обеспечит значительное сокращение технологического отставания российской радиоэлектронной промышленности от мирового уровня, создаст научно-технический и технологический заделы для организации производства массовой интеллектуально насыщенной и конкурентоспособной высокотехнологичной радиоэлектронной продукции ФРП в микрополосковом исполнении, в том числе без внешних магнитных полей для унифицированных модулей АФАР, что в конечном итоге приведет к увеличению объема продаж российской электронной продукции на внутреннем и внешнем рынках.
Социальный аспект полученных результатов заключается в придании нового импульса отечественным разработчикам радиоэлектронных приборов и устройств с расширением спектра выпускаемой продукции, замещения импорта, выходом на внешние рынки и, как следствие, соответствующим созданием новых рабочих мест.
Постер

Постер.ppt