CN1297424A - 控制不可逆设备的互调失真方法 - Google Patents

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Abstract

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△H,控制互调失真。

Description

控制不可逆设备的互调失真方法
技术领域
本发明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。
背景技术
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。
发明公开
本发明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。
本发明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。
本发明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，根据本发明，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。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。
本发明的发明人已经推断出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，根据本发明，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通过改变替代量(Zr)得到的。
                               表Ⅰ成分                             4πMs    居里点    孔隙度    ΔH
                             (Gs)      (℃)      (％)     (Oe)Y2.42Ca0.6Fe4.68V0.3O12          1243      278        0.3      34Y2.3Ca0.72Fe4.59V0.33Zr0.06O12   1252      264        0.3      30Y2.22Ca0.8Fe4.53V0.35Zr0.1O12    1214      259        0.3      20Y2.06Ca0.96Fe4.4V0.38Zr0.2O12    1215      233        0.3      10或更小
Machida等报告用(Zr)取代对于降低磁各向异性是有效的。在表1中，样品实现饱和磁化强度，并且孔隙度值几乎彼此相等。使用上述提到的等式(2)，当孔隙度是0.3％并且饱和磁化强度是
1250Gs(高斯)时，各种样品中的增量ΔHp计算为都等于大约6(Oe)。因此，如表1所见，这些各个样品中的FMR行距ΔH的差别可归因于由于变化(Zr)的替代量引起的磁各向异性的变化而导致的ΔHa项不同。
图4是表示在带有变化的ΔHa的样品中IMD对功率的依赖性的特性图。为测量IMD，使用集总参数隔离器，并且输入两个信号，即具有960.0MHz的频率的一个信号和具有960.1(MHz)的频率的一个信号。输入功率被表示为每个波的值。当ΔHa增加时，即当样品中的磁晶各向异性增加时，在整个功率范围上产生更大的IMD。另外，带有较小程度的各向异性的样品对功率级的改变更敏感，并且证明对功率有更大程度的依赖性。换言之，尽管带有小程度的各向异性的样品证明在低功率侧上有显著的IMD特性，一旦功率超过测量功率范围，它的IMD将迅速恶化，这里有一个考虑是IMD的这种恶化程度会超过带有高程度的各向异性的样品的特性的恶化程度。这意味着通过改变铁磁部件的构成并控制它的磁各向异性程度，增量ΔHa可被改变来实现IMD控制。
下面的推断是考虑增量ΔHa与IMD之间的关系作出的。即，当输入低功率的信号时，磁各向异性引起自旋前进变恶化，孔隙周围的磁场也恶化。结果，通过使用带有更小的程度的各向异性的材料构成的隔离器在低功率范围内证明有优越的IMD特性。但是，当输入功率提高时，自旋前进的幅度提高，而诱发相邻的自旋之间的相互作用，激发一个自旋波。这会整体干扰自旋的均衡的前进，会导致非线性特性。自旋波的激发被认为在带有小程度的各向异性和低的居里点的材料中更容易发生，并且指示带有较小程度的各向异性的材料证明对功率有更高程度的依赖性的测试结果被假定来反映这个现象。
如上解释的那样，通过控制铁磁部件的孔隙度和磁各向异性，可控制IMD。换言之，通过降低材料常数FMR行距ΔH，即通过降低铁磁部件的孔隙度和磁各向异性，而降低IMD。
由于影响磁性共振行距ΔH的孔隙度和磁各向异性中，磁各向异性是通过铁磁部件的材料特性来确定的，通过调整铁磁部件的成分来控制FMR行距ΔH，以控制IMD。
接着，解释适合于用于抑制IMD产生的铁磁部件的成分。这种铁磁部件由具有以下面的通式表示的Y-铁石榴石铁氧体构成：(Y3-2x-z+wCa2x+z)(Fe5-x-y-z-wVxAlyZrz)O12
其中，
0≤x≤0.7，0≤y≤0.7，0.05≤z≤0.3，及0.01≤W≤0.03。
具有上述成分的铁磁材料具有小于15(Oe)的FMR行距ΔH，并且有效地抑制IMD的发生。另外，代表饱和磁化强度4πMs的值可自由地调整，并且可实现相对高的居里温度Tc。在FMR行距ΔH小于15(Oe)的范围上，IMD被降低到75(dBc)或更小，其在隔离器的运行中不会出现问题。
以居里温度Tc代表的磁性的热稳定性和构成磁性损耗项的FMR行距ΔH的降低通常被认为是互相冲突的要求。通过根据本发明使用具有上述成分的材料，这两个要求可通过实现居里温度Tc与FMR行距ΔH之间的平衡而在实际应用的水平上同时满足，而这些条件如前所述通常是互相冲突的关系。
上面的通用表达式中的(Zr)证明有非常类似于(In)的情况的特性，并且相比而言是廉价的。另外，通过(V)、(Al)和(Zr)的组合替代，可选择替代比率，该比率补偿各个元素取代而产生的优点和缺点，从而损耗特性和温度特性可设置在需要的值。
另外，在上面的化学表达式中的(W)项的范围内，可获得仅具有石榴石结构的带有15μm或更大的粒子直径的致密晶体。由于形成除石榴石相之外的相，不需要偏离对于(W)项定义的范围。
另外，用作替代元素的(V)、(Al)和(Zr)的的替代量与在室温下的饱和磁化强度4πMs之间的关系可从下面的经验公式大致推断出来(在0≤z≤0.3的范围内误差为±7％)。
4πMs=1780-1750-1400y+1000z-1200z 2
这样，基于各个替代元素的替代量与饱和磁化强度4πMs之间的关系，比较具有类似程度的饱和磁化强度4πMs的成分的材料特性。
附图的简要说明
通过参考图示出优选实施例的附图具体解释本发明的其它目标、结构特征和优点。
图1表示由磁体施加的DC磁场的强度与不可逆设备中的互调失真之间的关系；
图2表示在Y-Al-Fe石榴石铁氧体中中孔隙度与FMR行距ΔH之间的关系；
图3表示可归因于孔隙的增量ΔHp与IMD之间的关系；
图4是表示通过改变(Zr)的替代量而实现的样品中IMD对功率的依赖性的特性图；
图5表示图示出隔离器中温度改变与插入损耗之间的关系的数据；
图6表示在隔离器中IMD对功率的依赖性；
图7表示图示出隔离器中温度改变与插入损耗之间的关系的另一组数据；
图8表示图示隔离器中的IMD对功率的依赖性的数据；
图9是根据本发明的处于分解状态的不可逆设备的透视图；
图10是图9所示的不可逆设备的截面图；
图11是表示图9和10所示的隔离器的运行状态的等价电路图。
实施本发明的最佳方式
例1
烧结原材料(Y2O3)、(CaCO3)、(Fe2O3)、(ZrO2)、(V2O5)和(Al)(OH)3，然后进行称重以达到(Y3-2x-z+wCa2x+z)(Fe5-x-y-z-wVxAlyZrz)O12的目标成分并且在球磨机中进行20小时的湿混合。然后在空气中在1100℃到1200℃进行4小时的煅烧，以获得煅烧材料。焙烧材料被再次放置在球磨机中，在对该材料进行20小时的湿球磨后，对它进行压模处理。这样获得的压模在氧气的气氛中在从1250℃到1450℃的范围内选出的最佳温度下进行6小时的烘干，以确保对于每个成分实现最小FMR行距ΔH和15μm或更大的粒子直径。通过X射线衍射，经这一处理得到的烧结物质各自由单一相的石榴石构成。
通过使用在10(GHz)的反射方法来测量FMR行距ΔH，具有1.0mm直径的球状样品的制备是从各个烧结样品的碎块中通过粘结方法得到的。另外，饱和磁化强度4πMs和居里温度Tc使用振动磁强计来测量。基于早先提到的经验公式用这些成分在1250Gs附近的饱和磁化强度4πMs获得的结果在表Ⅱ中表示。在表Ⅱ中，Nos.1到18表示指定给进行测量的烧结样品的序号。注意(W)被设置在0.01≤W≤0.03的范围内。
                       表Ⅱ
No. x  y  z  x+y  4πMs(G) Tc(℃) ΔH(Oe)
 1  0  0.38  0  0.38  1230  224  45
 2  0.1  0.3  0.5  0.4  1280  62 ＜15
 3  0  0.5  0.4  0.5  1235  141 ＜15
 4  0.12  0.38  0.4  0.4  1230  148 ＜15
 5  0.24  0.25  0.4  0.49  1230  156 ＜15
 6  0.35  0.13  0.4  0.48  1219  163 ＜15
 7  0.47  0  0.4  0.47  1220  169 ＜15
 8  0.1  0.3  0.3  0.4  1220  180 ＜15
 9  0  0.44  0.2  0.44  1280  191 ＜15
 10  0.1  0.33  0.2  0.43  1286  199 ＜15
 11  0.21  0.22  0.2  0.43  1279  207 ＜15
 12  0.31  0.11  0.2  0.42  1275  217 ＜15
 13  0.42  0  0.2  0.42  1269  225 ＜15
 14  0  0.4  0.08  0.4  1250  223 ＜15
 15  0.09  0.3  0.08  0.39  1238  233 ＜15
 16  0.19  0.2  0.08  0.39  1230  239 ＜15
 17  0.29  0.1  0.08  0.39  1215  252 ＜15
 18  0.38  0  0.08  0.38  1210  259 ＜15
材料No.1是已有技术的Y-Al-Fe石榴石铁氧体材料，具有大约1250Gs的饱和磁化强度4πMs。各个材料No.2到No.18也达到在1250Gs附近的饱和磁化强度4πMs值。
尽管与IMD相关的FMR行距ΔH在材料No.1中是45(Oe)，在材料No.2到No.18中FMR行距ΔH的值小于15(Oe)。这样，在考虑IMD的情况下，材料No.2到No.18都表现出比代表已有技术的产品的No.1有提高。
关于与温度特性相关的居里温度Tc，尽管材料No.1具有224℃的居里温度Tc，材料No.2到No.8仅达到相当低的值。概括讲，居里温度变低是因为(Zr)替代量增加了。另外，当(Zr)替代量恒定时，随着(V)替代量与(Al)替代量的比率增加，居里温度Tc升高。
与代表已有技术的产品的材料No.1相比，抑制IMD并且同时实现温度特性改善的成分可定义为满足：
0.08≤z≤0.2
0≤x≤0.42
0≤y≤0.44。
在这个成分中，需要把(x)和(y)设置为使得(x+y)落入0.38到0.44的范围内。
例2
经过类似于在例1中使用的处理的处理来制备烧结样品，以检查具有1750Gs附近的饱和磁化强度4πMs的成分，并且测量它们的特性。测量获得的结果表示在表Ⅲ中。在表Ⅲ中，材料Nos.21到26表示指定给进行测量的烧结样品的序号。材料Nos.21是已有技术中的没有进行任何替代的Y-铁石榴石铁氧体。
尽管与IMD相关的FMR行距ΔH在材料No.21中是45(Oe)，在材料No.22到No.26中FMR行距ΔH的值小于15(Oe)。这样，在考虑IMD的情况下，材料No.22到No.26都表现出比代表已有技术的产品的No.21有提高。
关于居里温度Tc，尽管材料No.21具有275℃的居里温度Tc，材料No.22到No.26仅达到相当低的值。在材料No.22到No.26中，尽管材料No.22和No.26实现261℃的居里温度Tc，这是一个可与材料No.21所实现的居里温度相比的值。
总结在表Ⅲ中表示的数据，实现抑制IMD的效果同时实现与已有技术的材料No.21相比拟的温度特性的最佳例子的成分应满足：
z=0.1
0≤x≤0.1及
0≤y≤0.1。
需要把(x)和(y)设置为使得(x+y)落入0.05到0.06的范围内。
                        表Ⅲ
 No.   x  y  z  x+y  4πMs(G) Tc(℃) ΔH(Oe)
 21  0  0  0  0  1780  275  25
 22  0.05  0  0.1  0.05  1740  261 ＜15
 23  0.12  0  0.2  0.12  1700  238 ＜15
 24  0.14  0  0.3  0.14  1720  215 ＜15
 25  0.15  0  0.4  0.15  1715  196 ＜15
 26  0  0.06  0.1  0.06  1800  261 ＜15
例3
经过类似于在例1中使用的处理的处理来制备烧结样品，以检查具有750Gs附近的饱和磁化强度4πMs的成分，并且测量它们的特性。测量获得的结果表示在表Ⅳ中。在表Ⅳ中，材料Nos.31是已有技术中的Y-Al-Fe石榴石铁氧体，具有750Gs的饱和磁化强度4πMs。材料Nos.32到36也实现大约750Gs的饱和磁化强度4πMs。
尽管影响IMD的FMR行距ΔH在材料No.31中是30(Oe)，材料No.33实现小于15(Oe)的值并且材料No.38到43实现等于或小于15(Oe)的值。
另外，尽管材料No.31有175℃的居里温度Tc，材料No.34的相应值是179℃，材料Nos.40到42的值处于177℃到196℃的范围内，这些都高于175℃。
这样，当饱和磁化强度4πMs处于750Gs附近时，实现抑制IMD的效果同时实现与材料No.31相比拟的温度特性的成分应满足：
0.2≤z≤0.30.3≤x≤0.7及0≤y≤0.42。
尤其需要把(x)和(y)设置为使得(x+y)落入0.70到0.75的范围内。
                                表Ⅳ
 No.  x  y  z  x+y  4πMs(Gs) Tc(℃) ΔH(Oe)
 31  0  0.68  0  0.68  750  175  30
 32  0.59  0  0  0.59  765  273  60
 33  0  0.79  0.1  0.79  765  164 ＜15
 34  0.16  0.59  0.1  0.75  760  179  18
 35  0.32  0.39  0.1  0.71  755  207  30
 36  0.48  0.19  0.1  0.67  758  226  39
 37  0.63  0  0.1  0.63  740  246  45
 38  0  0.84  0.2  0.84  760  135 ＜15
 39  0.17  0.63  0.2  0.80  770  155 ＜15
 40  0.33  0.42  0.2  0.75  780  177 ＜15
 41  0.5  0.21  0.2  0.71  775  196  15
 42  0.70  0  0.3  0.70  740  188 ＜15
 43  0.71  0  0.4  0.71  752  159 ＜15
例4
现在，解释其中使用根据本发明的具有成分(Y2.58Ca0.46)(Fe4.49V0.19Zr0.08Al0.2)O12(x=0.19)、(y=0.2)、(z=0.08)、(W=0.02)的铁磁材料来构成隔离器的一个应用示例。具有上述成分的铁磁材料的特性是这样的：它的饱和磁化强度4πMs为1230Gs，居里温度Tc处于239℃并且FMR行距ΔH等于或低于15(Oe)。使用这种材料来构成衬底，制造1.9(GHz)带分布式恒定隔离器A。
为了比较，使用已有技术的Y-Al-Fe石榴石铁氧体材料制造隔离器B。这个Y-Al-Fe石榴石铁氧体材料的特性包括1250Gs的饱和磁化强度4πMs、240℃的居里温度Tc和45(Oe)的FMR行距ΔH。
图5表示图示出隔离器A和B中的温度变化与插入损耗之间的关系的数据。曲线A1表示根据本发明的隔离器A的插入损耗特性，而曲线B1表示已有技术的隔离器B的特性。
如图5清楚的示出的那样，根据本发明的隔离器A达到与已有技术的隔离器B相比较低的插入损耗，证明其在相同的温度条件下在整个温度范围上有优越的温度特性。
图6图示出对于隔离器A和B得到的每一信号，IMD与输入功率之间的关系。曲线A2表示由根据本发明的隔离器A实现的IMD特性，而曲线B2表示已有技术的隔离器B的IMD特性。如图6清楚的示出的那样，在相同的输入功率处，根据本发明的隔离器A达到与已有技术的隔离器B相比低17到18(dBc)的IMD。而且，在根据本发明的隔离器A中IMD被抑制在极低的值，大约在-80(dBc)。
例5
现在，解释其中使用根据本发明的具有成分(Y2.82Ca0.2)(Fe4.83V0.05Zr0.1)O12(x=0.05)、(y=0)、(z=0.1)、(w=0.02)的铁磁材料来构成隔离器的一个应用示例。
这种铁磁材料的特性是这样的：它的饱和磁化强度4πMs为1740Gs，居里温度Tc处于260℃并且FMR行距ΔH等于或低于15(Oe)。使用这种铁磁材料来产生2.0(GHz)带分布式恒定隔离器C。
为了比较，使用没有替代的Y-铁石榴石铁氧体材料制造隔离器D。这个Y-铁石榴石铁氧体材料的特性包括1770Gs的饱和磁化强度4πMs、287℃的居里温度Tc和23(Oe)的FMR行距ΔH。
图7表示图示出隔离器C和D中的温度变化与插入损耗之间的关系的数据。曲线C1表示根据本发明的隔离器C的插入损耗特性，而曲线D1表示已有技术的隔离器D的特性。如图7清楚的示出的那样，根据本发明的隔离器C在相同的温度条件下在等于或高于-20℃的温度范围上达到与已有技术的隔离器D相比较低的插入损耗。
图8图示出对于隔离器C和D得到的每一信号，IMD与输入功率之间的关系。曲线C2表示由根据本发明的隔离器C实现的IMD特性，而曲线D2表示已有技术的隔离器D的IMD特性。
如图8清楚的示出的那样，在相同的输入功率处，根据本发明的隔离器C达到与已有技术的隔离器D相比低8到10(dBc)的IMD。而且，在根据本发明的隔离器C中IMD被抑制在极低的值，大约在-76到-78(dBc)。
图9是处于分解状态的不可逆设备的透视图，并且图10是图9所示的不可逆设备的截面图。图中的不可逆设备是分布式恒定隔离器，包括中央导体1、磁体4和铁磁部件21和22。铁磁部件21和22由根据本发明的材料构成。尽管在中央导体1上面和下面都提供两个铁磁部件21和22，不可逆设备可仅提供有一个铁磁部件。
磁体4向铁磁部件21和22和条形导体1施加DC磁场。可以有两个磁体4被提供到铁磁部件21和22的侧面。轭部5和6被磁性耦合于磁体4。在图中所示的例子中，轭部5和6还用作外壳，用来覆盖铁磁部件21和22、中央导体1、接地导体31和32以及磁体4。
衬底7提供有电容器、电阻器等，这些是不可逆设备操作所需要的。衬底7提供有孔71，在该孔中提供了铁磁部件22。参考序号8表示磁性并联(shunt)板，参考序号9和11表示磁极板，参考序号10表示隔离件。尽管在本例中提供的是分布式恒定型不可逆电路，本发明可被采用在集总型的恒定型或衬底型的不可逆设备中。由于对于这种不可逆设备假定的特定结构对于熟悉本领域的人员是已知的，省略了对它们的图示。
图11是表示图9和10所示的隔离器的运行状态的等价电路图。通过把电容器C11连接在端子(a)和(b)之间、把电容器C12连接在端子(b)和(c)之间、把电容器C13连接在端子(c)和(a)之间并且把接地电容器C01，C02和C03分别连接到端子(a)、(b)和(c)而构成的电路就实现了。
图9到11所示的不可逆设备仅是表示本发明可被采用的一个示例。本发明也可被采用在各种类型的不可逆设备中，如隔离器和循环器中，以降低它们的IMD并改善它们的温度特性。
如解释的那样，根据本发明，可实现下面的优点。
(a)一种控制方法，通过该方法，提供甚至在不能应用足够强的DC磁场的时候也能把互调失真保持低至一个低值，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。
(b)一种互调失真控制方法，该方法有效地实现了更小更薄的不可逆设备，提供一种用于实施该方法的理想铁磁材料以及使用该铁磁材料的不可逆设备。
(c)提供一种证明有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。

Claims (17)

1．一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0.3≤x≤0.70≤y≤0.42及0.2≤z≤0.3。
10．一种铁磁材料，具有下面的通式表示的成分：(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。
11．根据权利要求10的铁磁材料，其中：代表饱和磁化强度4πMs的值处于1250Gs附近，满足0≤x≤0.420≤y≤0.44及0.08≤z≤0.2。
12．根据权利要求10的铁磁材料，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。
13．根据权利要求10的铁磁材料，其中：代表饱和磁化强度4πMs的值处于750Gs附近时，满足0.3≤x≤0.70≤y≤0.42及0.2≤z≤0.3。
14．根据权利要求10到13的任何一项的铁磁材料，其中：
所述铁磁共振行距被设置在小于15(Oe)的值。
15．一种不可逆设备，具有一个中央导体、至少一个磁体和至少一个铁磁部件：
所述中央导体和所述铁磁部件互相面对而设置；
设置所述磁体来向所述中央导体和所述铁磁部件施加一个DC磁场；及
所述铁磁部件由权利要求10到14中的任何一个权利要求来限定。
16．根据权利要求15的不可逆设备，其中：
互调失真的绝对值被控制为等于或大于75(dBc)。
17．根据权利要求15或16的不可逆设备，其中：
该设备是分布式恒定型不可逆设备、集总型的恒定型不可逆设备或衬底型的不可逆设备。
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