DE102019208855A1 - Modifiziertes scheelitmaterial für einbrände - Google Patents

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Jeffrey Alan Shunkwiler
Jianzhong Jiang
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Abstract

Hier werden Ausführungsformen von bei niedriger Temperatur mitbrennbaren Scheelitmaterialien offenbart, die in Kombination mit hochdielektrischen Materialien, wie beispielsweise Nickel-Zink-Ferrit, zum Bilden von Verbundstrukturen, insbesondere für Isolatoren und Zirkulatoren für Hochfrequenzkomponenten, verwendet werden können. In einigen Ausführungsformen kann das Scheelitmaterial Aluminiumoxid zur Anpassung der Temperaturausdehnung beinhalten.

Description

  • EINBEZIEHUNG UNTER BEZUGNAHME AUF JEGLICHE PRIORITÄTSANMELDUNGEN
  • Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der US-Anmeldung mit der Nr. 62/686,191, die am 18. Juni 2018 eingereicht wurde und die durch Bezugnahme hier Teil der vorliegenden Anmeldung ist.
  • HINTERGRUND
  • Gebiet der Erfindung
  • Ausführungsformen der Offenbarung beziehen sich auf mitbrennbare dielektrische Materialien, die ohne den Einsatz von Klebstoffen gebildet werden können.
  • Beschreibung des verwandten Sachstandes
  • Zirkulatoren und Isolatoren sind passive elektronische Vorrichtungen, die in hochfrequenten (z.B. Mikrowellen-)Funksystemen verwendet werden, um zu ermöglichen, dass ein Signal in eine Richtung durchgeht, während gleichzeitig eine hohe Isolation bereitgestellt wird, um Energie in der umgekehrten Richtung zu reflektieren. Zirkulatoren und Isolatoren beinhalten üblicherweise eine scheibenförmige Anordnung, die ein scheibenförmiges Ferrit- oder anderes ferromagnetisches Keramikelement umfasst, das konzentrisch innerhalb eines ringförmigen dielektrischen Elements angeordnet ist.
  • Ein herkömmliches Verfahren zur Herstellung der oben genannten Verbundscheibenanordnungen wird mit dem Flussdiagramm von 1 veranschaulicht. Bei Schritt 12 wird ein Zylinder aus einem dielektrischen Keramikmaterial gebildet. Bei Schritt 14 wird dann der (ungebrannte oder „grüne“) Zylinder in einem Ofen gebrannt (allgemein als „Brennen“ („firing“) bezeichnet). Somit wird das keramische Material als „brennbar“ („fireable“). Bei Schritt 16 wird dann die Außenfläche des Zylinders bearbeitet, um sicherzustellen, dass sein Außendurchmesser (OD) eine ausgewählte Abmessung aufweist. Das Erreichen präziser Abmessungen in den Anordnungelementen ist wichtig, da die Abmessungen die Eigenschaften des Mikrowellenleiters beeinflussen. Bei Schritt 18 wird die Innenfläche des Zylinders ebenfalls bearbeitet, um sicherzustellen, dass sein Innendurchmesser (ID) eine ausgewählte Abmessung aufweist. Darüber hinaus wird bei Schritt 20 ein Stab aus einem magnetischen Keramikmaterial gebildet. Bei Schritt 22 wird dann der Stange gebrannt, und bei Schritt 24 wird ihre Oberfläche auf einem ausgewählten OD bearbeitet. Der Stab-OD ist etwas kleiner als der Zylinder-OD, so dass der Stab sicher im Zylinder angebracht werden kann, wie nachstehend beschrieben. Die Erzielung einer engen Passform, die eine gute Haftung zwischen Stab und Zylinder fördert, ist ein Grund dafür, dass sowohl die Außenfläche der Stange als auch die Innenfläche des Zylinders mit genauen Toleranzen bearbeitet werden.
  • Bei Schritt 26 wird ein Epoxidkleber auf die eine oder beide des Stabs und des Zylinders aufgetragen. Bei Schritt 28 wird der Stab in den Zylinder eingebracht, um eine Stab-Zylinder-Anordnung zu bilden, und es wird ermöglicht, dass das Epoxidharz aushärtet (verhärtet), wie in Schritt 30 angegeben. Bei Schritt 32 wird die Außenfläche der Stab-Zylinder-Anordnung wieder zu einem präzisen Außendurchmesser OD bearbeitet. Schließlich wird bei Schritt 34 die Stab-Zylinder-Anordnung in eine Anzahl von Scheibenanordnungen geschnitten. Jede Scheibenanordnung umfasst somit eine magnetische Keramikscheibe, die konzentrisch innerhalb eines dielektrischen Keramikring angeordnet ist. Jede Scheibenbaugruppe ist typischerweise mehrere Millimeter dick.
  • Die Zeit, die bei der Bearbeitung der Innenfläche des Zylinders zur Förderung der Anhaftung, dem Auftragen von Epoxidharz auf die Teile, der sorgfältigen Handhabung und Montage der epoxidhaltigen Teile und der Aushärtung des Epoxidharzes aufgewendet wird, trägt zu einer Ineffizienz des Prozesses bei. Es wäre wünschenswert, ein effizienteres Verfahren zur Herstellung von magnetisch-dielektrischen Verbundscheibenanordnungen vorzusehen.
  • ZUSAMMENFASSUNG
  • Hier offenbart werden Ausführungsformen eines Verbundmaterials zur Verwendung als Hochfrequenzkomponente, umfassend einen magnetischen Granatmaterialstab und einen den magnetischen Granatmaterialstab umgebenden Ring, wobei der Ring aus einem Scheelitmaterial mit einer Brenntemperatur von 950 °C oder darunter gebildet ist.
  • In einigen Ausführungsformen kann das Scheelitmaterial die chemische Formel Li0,05Bi0,95Mo0,1V0,9O4 aufweisen. In einigen Ausführungsformen kann das Scheelitmaterial die chemische Formel Bi1-2x-zRzM'xV1-xM"xO4 aufweisen, wobei R ein Seltenerdelement La, Ce, Pr, Sm, Nd, Gd, Dy, Tb, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Y oder Sc ist, M' Li, Na oder K ist und M" Mo oder W ist. In einigen Ausführungsformen kann das Scheelitmaterial die chemische Formel (Na,Li)0,5xBi1-0,5x(Mo,W)xV1-xO4 aufweisen, wobei x zwischen 0 und 0,5 liegt. In einigen Ausführungsformen kann das Scheelitmaterial zwischen 1 und 10 Gew.-% Aluminiumoxid beinhalten. In einigen Ausführungsformen kann das Scheelitmaterial zwischen 2 und 6 Gew.-% Aluminiumoxid beinhalten. In einigen Ausführungsformen kann der magnetische Granatmaterialstab Bi, Ca, Zr, Y, Fe und O beinhalten. In einigen Ausführungsformen kann das Scheelitmaterial BiVO4 beinhalten. In einigen Ausführungsformen kann such der Ring während des Brandes im Durchmesser um den magnetischen Granatmaterialstab herum verringern, so dass kein Klebstoff verwendet wird, um den Ring mit dem magnetischen Granatmaterialstab zu verbinden. In einigen Ausführungsformen kann das Scheelitmaterial (Na0,35Bi0,65)(Mo0,7V0,3)O4 beinhalten. In einigen Ausführungsformen kann das Scheelitmaterial (Na0,2Bi0,8)(MO0,4V0,6)O4 beinhalten.
  • Ebenfalls offenbart werden hier Ausführungsformen eines Verfahrens zum Bilden eines Verbundmaterials zur Verwendung als Isolator oder Zirkulator in einer Hochfrequenzvorrichtung, wobei das Verfahren das Bereitstellen eines magnetischen Granatmaterialstabes, das Bereitstellen eines Außenrings mit einer kristallinen Scheelitstruktur, wobei der Außenring eine Brenntemperatur von 950 °C oder darunter aufweist, das Einbringen des magnetischen Granatmaterialstabs innerhalb einer Öffnung in dem Außenring und gemeinsames Brennen („Co-Firing“) des Außenrings und des magnetischen Granatmaterialstabs bei einer Temperatur von 950 °C oder darunter, um den Außenring um eine Außenfläche des magnetischen Granatmaterialstabs ohne Verwendung von Klebstoff oder Klebstoff zu schrumpfen und ein Verbundmaterial zu bilden.
  • In einigen Ausführungsformen kann der Außenring die chemische Formel Li0,05Bi0,95Mo0,1V0,9O4 aufweisen.
  • In einigen Ausführungsformen kann das Scheelitmaterial die chemische Formel Bi1-2x-zRzM'xV1-xM"xO4 aufweisen, wobei R ein Seltenerdelement La, Ce, Pr, Sm, Nd, Gd, Dy, Tb, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Y oder Sc ist, M' Li, Na oder K ist und M" Mo oder W ist. In einigen Ausführungsformen kann das Scheelitmaterial die chemische Formel (Na,Li)0,5xBi1-0,5x(Mo,W)xV1-xO4aufweisen, wobei x zwischen 0 und 0,5 liegt. In einigen Ausführungsformen kann das Scheelitmaterial zwischen 1 und 10 Gew.-% Aluminiumoxid beinhalten. In einigen Ausführungsformen kann das Scheelitmaterial zwischen 2 und 6 Gew.-% Aluminiumoxid beinhalten. In einigen Ausführungsformen kann der magnetische Granatmaterialstab Bi, Ca, Zr, Y, Fe und O beinhalten. In einigen Ausführungsformen kann das Scheelitmaterial BiVO4 beinhalten. In einigen Ausführungsformen kann das Verfahren auch das Schneiden des Verbundmaterials beinhalten.
  • Ebenfalls offenbart werden hier Ausführungsformen eines Hochfrequenzisolators oder -zirkulators, der einen magnetischen Granatmaterialstab und einen den magnetischen Granatmaterialstab umgebenden Ring umfasst, wobei der Ring aus einem Scheelitmaterial mit einer Brenntemperatur von 950°C oder darunter gebildet ist. In einigen Ausführungsformen kann sich der Ring während des Brandes („Firing“) im Durchmesser um den magnetischen Granatmaterialstab herum verringern, so dass kein Klebstoff verwendet wird, um den Ring mit dem magnetischen Granatmaterialstab zu verbinden.
  • Figurenliste
    • 1 veranschaulicht ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur Herstellung von magnetisch-dielektrischen Verbundscheibenanordnungen nach dem Stand der Technik.
    • 2 zeigt schematisch, wie Materialien mit einer oder mehreren hier beschriebenen Eigenschaften entworfen, hergestellt und verwendet werden können.
    • 3 veranschaulicht ein Magnetfeld-Verlust-Diagramm.
    • 4A-B veranschaulichen eine Ausführungsform einer Verbundstruktur mit einem Ferritzylinder innerhalb eines rechteckigen prismatischen oder zylindrischen Substrats.
    • 5A-B veranschaulichen eine Ausführungsform einer Verbundplatte mit Quadrat- oder Kreisform.
    • 6 veranschaulicht einen integrierten Mikrostreifen-Zirkulator ohne Magnet.
    • 7 veranschaulicht einen integrierten Mikrostreifen-Zirkulator mit einem Magneten.
    • 8 veranschaulicht exemplarisch die Dielektrizitätskonstanten-Schemata für bestimmte Materialien.
    • 9 veranschaulicht Intensitätsdiagramme für BiVO4.
    • 10 veranschaulicht Intensitätsdiagramme für Na0,35Bi0,65Mo0,7V0,3O4 bei der Kalzinierung.
    • 11 veranschaulicht die dilatometrische Prüfung von Scheelitmaterialien.
    • 12 veranschaulicht die dilatometrische Prüfung von BiVO4 mit 1,2 % Al2O3.
    • 13 veranschaulicht ein Beispiel für einen Zyklus zur gemeinsamen Brennung.
    • 14 veranschaulicht die Ergebnisse der Dilatometrie für Na2BiMg2V3O12.
    • 15 ist ein schematisches Diagramm eines Beispiels für ein Kommunikationsnetzwerk.
    • 16 ist ein schematisches Diagramm eines Beispiels einer Kommunikationsverbindung mit Trägeraggregation.
    • 17A ist ein schematisches Diagramm eines Beispiels eines Downlink-Kanals mit Multi-Eingangs- und Multi-Ausgangs-(„Multi-Input- und Multi-Output“, MIMO)-Kommunikation.
    • 17B ist ein schematisches Diagramm eines Beispiels für einen Uplink-Kanal mit MIMO-Kommunikation.
    • 18 veranschaulicht einen schematischen Aufbau eines Antennensystems.
    • 19 veranschaulicht einen schematischen Aufbau eines Antennensystems mit der Ausführungsform eines integrierten Mikrostreifen-Zirkulators.
    • 20 veranschaulicht ein MIMO-System, das Ausführungsformen der Offenbarung beinhaltet.
    • 21 ist ein schematisches Diagramm eines Beispiels einer mobilen Vorrichtung.
    • 22 ist ein schematisches Diagramm eines Leistungsverstärkersystems gemäß einer Ausführungsform.
    • 23 veranschaulicht ein Verfahren zum Bilden eines integrierten Verbund-Mikrostreifen-Zirkulators.
    • 24 veranschaulicht eine Ausführungsform eines integrierten Mikrostreifen-Zirkulators zum Testen bzw. Prüfen.
    • 25 veranschaulicht eine perspektivische Ansicht einer zellularen Antennenbasisstation, die Ausführungsformen der Offenbarung beinhaltet.
    • 26 veranschaulicht Gehäusekomponenten einer Basisstation, die Ausführungsformen des offenbarten Materials beinhalten.
    • 27 veranschaulicht ein Hohlraumfilter, das in einer Basisstation verwendet wird und Ausführungsformen des hier offenbarten Materials beinhaltet.
    • 28 veranschaulicht eine Ausführungsform einer Leiterplatte einschließlich Ausführungsformen des hier offenbarten Materials.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
  • Hier offenbart werden Ausführungsformen von bei niedriger Temperatur brennbaren dielektrischen Materialien. Diese Materialien können vorteilhaft mit hochdielektrischen Materialien gemeinsam gebrannt werden, um Verbundwerkstoffe für magnetisch-dielektrische Baugruppen bzw. Anordnungen zu bilden, wie beispielsweise für Isolator- und Zirkulatoranwendungen. Diese Baugruppen können dann in Hochfrequenzanwendungen integriert werden. Vorteilhaft ist, dass die Ausführungsformen der offenbarten Materialien ohne Klebstoffe wie Leim, Epoxidharz oder andere chemische Klebstoffe gemeinsam gebrannt werden können. Somit können Verbundwerkstoffe, die aus Ausführungsformen der Offenbarung gebildet werden, leimfrei, epoxidfrei oder klebstofffrei sein.
  • Ausführungsformen der Offenbarung könnten vorteilhaft ermöglichen, dass 5G-Systeme, insbesondere solche, die bei 3 GHz und höher arbeiten, integrierte Architekturen bilden, die verschiedene Komponenten wie Antennen, Zirkulatoren, Verstärker und/oder halbleiterbasierte Verstärker beinhalten können. Durch die Integration dieser Komponenten auf einem einzigen Substrat kann dies die Gesamtminiaturisierung der Vorrichtung verbessern. In einigen Ausführungsformen können die offenbarten Vorrichtungen bei Frequenzen zwischen etwa 1,8 GHz und etwa 30 GHz betrieben werden. In einigen Ausführungsformen kann die offenbarte Vorrichtung mit Frequenzen von mehr als etwa 1, 2, 3, 4, 5, 10, 15, 20 oder 25 GHz betrieben werden. In einigen Ausführungsformen kann die offenbarte Vorrichtung mit Frequenzen von weniger als 30, 25, 20, 15, 10, 5, 4, 3 oder 2 GHz betrieben werden.
  • In einigen Ausführungsformen kann die integrierte Architektur einen Richtkoppler und/oder Isolator in einer Gehäusegröße beinhalten, die nicht viel größer als ein Standardisolator ist. In einigen Ausführungsformen kann die integrierte Architektur einen Hochleistungsschalter beinhalten. Neben der Verwendung der dielektrischen Platte bzw. Kachel als Substrat für den Impedanzwandler, könnte sie auch als Substrat für den Koppler, den Schalter und den Abschluss verwendet werden.
  • 2 zeigt schematisch, wie ein oder mehrere chemische Elemente (Block 1), chemische Verbindungen (Block 2), chemische Substanzen (Block 3) und/oder chemische Gemische (Block 4) zu einem oder mehreren Materialien (Block 5) mit einem oder mehreren hier beschriebenen Eigenschaften verarbeitet werden können. In einigen Ausführungsformen können solche Materialien zu keramischen Materialien (Block 6) geformt werden, die konfiguriert sind, um eine gewünschte dielektrische Eigenschaft (Block 7) und eine magnetische Eigenschaft (Block 8) aufzunehmen.
  • In einigen Ausführungsformen kann ein Material mit einer oder mehreren der vorgenannten Eigenschaften in Anwendungen (Block 10) wie z. B. einer Hochfrequenzanwendung (RF) eingesetzt werden. Solche Anwendungen können Implementierungen von einem oder mehreren Merkmalen beinhalten, wie sie hier in den Geräten 12 beschrieben sind. In einigen Anwendungen können solche Vorrichtungen weiter in Produkten 11 implementiert werden. Beispiele für solche Geräte und/oder Produkte werden hier beschrieben.
  • Mikrostreifen-Zirkulatoren/Isolatoren
  • Zirkulatoren sind passive Multiport-Geräte, die verschiedene Signale wie Mikrowellen oder Hochfrequenz (RF) empfangen und senden können. Diese Anschlüsse (Ports) können ein externer Wellenleiter oder eine Übertragungsleitung sein, die mit dem Zirkulator verbunden ist. Isolatoren sind ähnlich wie Zirkulatoren, aber einer oder mehrere der Ports können abgeblockt sein. Daher können Zirkulator und Isolator hier austauschbar verwendet werden, da sie im Allgemeinen strukturell ähnlich sein können. Daher können alle folgenden Ausführungen sowohl für Zirkulatoren als auch für Isolatoren gelten.
  • Mikrostreifen-Zirkulatoren und Isolatoren sind in der Technik bekannte Vorrichtungen, die aus einer Dünnfilmschaltung bestehen, die auf einem Substrat, wie beispielsweise einem dielektrischen Ferritsubstrat, aufgebracht werden. In einigen Ausführungsformen können eine oder mehrere Ferritscheiben auf das Substrat geklebt werden. Ein Magnet oder Magnete können dann weiter befestigt werden, um ein Signal durch die Ferritscheibe zu leiten.
  • Darüber hinaus wurden auch Vollferrit-Mikrostreifen-Zirkulatoren eingesetzt, insbesondere für Radar-T/R-Module. Die Schaltung kann auf den Vollferrit-Mikrostreifen-Zirkulator gedruckt werden und ein Magnet kann darauf angebracht werden, um das Signal zu leiten. So wird beispielsweise ein Metallisierungsmuster auf einem Ferritsubstrat gebildet. Typischerweise besteht das Metallisierungsmuster aus einer zentralen Scheibe und mehreren Übertragungsleitungen.
  • Zirkulatoren können im Allgemeinen in einem der oberen oder unteren Resonanzbetriebsbereiche betrieben werden. Dies ist in 3 dargestellt. In einigen Ausführungsformen können Überresonanzfrequenzen für schmalbandige, Sub-4GHz Zirkulatoren von Vorteil sein. Für höhere Frequenzen kann der untere Resonanzbereich vorteilhafter sein.
  • Insbesondere Mikrostreifen-Zirkulatoren arbeiten typischerweise im unteren Resonanzbetriebsbereich. Sie verwenden einen sehr kleinen Magneten oder können selbstvorbelastet sein, wie zum Beispiel bei hexagonalen Ferriten. Quadratische Platten bzw. Kacheln können jedoch eine schwierige Form haben, um gleichmäßig zu magnetisieren, insbesondere bei den in der Technik bekannten Vollferrit-Mikrostreifen-Zirkulatoren. Somit werden sie in der Nähe des Bereichs mit geringem Feldverlust arbeiten. Wenn Transformatoren auf dem verlustbehafteten, nicht magnetisierten Ferrit angebracht werden, leidet das Betriebsverhalten. Darüber hinaus tritt bei erhöhter Leistung das schlechte Betriebsverhalten noch mehr hervor. So weisen die in der Technik bekannten Zirkulatoren Probleme auf, da die Ferritplatte schlecht magnetisiert ist, was zu einem schlechten Einfügeverlust und Intermodulationsverzerrung (IMD) sowie zu einem schlechten Leistungsverhalten führt.
  • Gemeinsam gebrannte Microstreifen-Zirkulatoren / Isolatoren
  • Ausführungsformen der Offenbarung können die Gesamtmagnetisierung verbessern und Leistungsprobleme reduzieren, die bei derzeit bekannten Mikrostreifen-Zirkulatoren auftreten können. Im Allgemeinen können die Mikrostreifen-Zirkulatoren gebildet werden, indem eine Ferritscheibe, wie beispielsweise eine Oxidferritscheibe aus YIG, direkt in ein dielektrisches Substrat eingebettet wird. Die Kombination kann dann gemeinsam bzw. im Einbrand gebrannt werden, um eine solidere d.h. festere Verbundstruktur zu bilden. Zusätzlich können Schaltungen, wie sie beispielsweise aus Silber oder anderen metallisierten Substanzen gebildet werden, hinzugefügt werden. Ohne den Co-Firing-Prozess (gemeinsamen Brennprozess bzw. Einbrandprozess) könnte die Schaltungsmetallisierung nicht angewendet werden. Ausführungsformen dieser Offenbarung können einige der wesentlichen Probleme der Technik mindern.
  • Eine beliebige Anzahl verschiedener Ferritscheibenmaterialien können verwendet werden. In einigen Ausführungsformen kann der Sättigungsmagnetisierungsgrad des Ferritscheibenmaterials zwischen 1000-5000 (oder etwa 1000 bis etwa 5000) Gauß liegen.
  • Darüber hinaus kann eine beliebige Anzahl von verschiedenen in der Technik bekannten dielektrischen Substraten verwendet werden. Das Dielektrikum kann aus dielektrischem Pulver oder einem LTCC-Band (Low Temperature Co-fired Ceramic; bei niedriger Temperatur gemeinsam gebranntem Band) gebildet werden. In einigen Ausführungsformen kann die Dielektrizitätskonstante über 6, 10, 15, 20, 25, 30, 40, 50 oder 60 liegen. In einigen Ausführungsformen kann die Dielektrizitätskonstante zwischen 6-30 (oder etwa 6 bis etwa 30) liegen. In einigen Ausführungsformen kann die Dielektrizitätskonstante unter etwa 60, 50, 40, 30, 25, 20, 15 oder 10 liegen.
  • Insbesondere kann zur Bildung des zusammengesetzten Mikrostreifen-Zirkulators 100 eine Magnetoxidscheibe 102 oder eine andere Magnetscheibe in eine Öffnung eines dielektrischen Substrats 104 eingesetzt werden, wie in den 4A-B dargestellt. In einigen Ausführungsformen kann die Scheibe 102 ein zylindrischer Stab sein, obwohl die jeweilige Form nicht beschränkt ist. Die Scheibe 102 kann grün, zuvor gebrannt oder nicht zuvor gebrannt sein.
  • Weiterhin kann das Substrat 104 im Allgemeinen ein rechteckiges Prisma sein, wie in 4A dargestellt, aber auch andere Formen können verwendet werden, wie beispielsweise der in 4B dargestellte Zylinder. Ausführungsformen des Substrats 104 werden im Folgenden näher erläutert. Sobald sich die Scheibe 102 im Inneren des Substrats 104 befindet, können die Komponenten gemeinsam gebrannt werden, wobei ein Verfahren verwendet wird, so wie es in dem US-Patent Nr. 7,687,014 , das hier durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit aufgenommen und im Folgenden erläutert wird, beschrieben wird. Dieser nachstehend näher erläuterte gemeiname Brennprozess bzw. Einbrandprozess (Co-Firing-Prozess) kann dazu führen, dass das Substrat 104 um die Scheibe 102 herum schrumpft und in Verbindung mit Klebstoffen an seinem Platz hält, um die Verbundstruktur 100 zu bilden. Diese Verbundstruktur 100 kann dann, wie in den 5A-B (5A mit der rechteckigen Prismascheibe und 5B mit der Zylinderscheibe) dargestellt, in Scheiben geschnitten werden. In einigen Ausführungsformen wird jedoch kein Schneiden („Slicing“) durchgeführt und die Komponenten werden in ihrer endgültigen Dicke gemeinsam gebrannt. In einigen Ausführungsformen können eine Vielzahl von verschiedenen Scheiben in ein einziges Substrat in einer Vielzahl von verschiedenen Öffnungen eingesetzt werden.
  • So kann in einigen Ausführungsformen eine Magnetoxidscheibe in ein quadratisches oder rechteckiges dielektrisches Substrat oder ein anderes geformtes Substrat gemeinsame gebrannt werden, das dann als Plattform für andere Komponenten, wie beispielsweise Schaltkreise, dienen kann. Diese Verbundstruktur kann dann magnetisiert werden, um beispielsweise als Mikrostreifen-Zirkulator und/oder Isolatorpaket zu dienen, oder die Ferritscheibe könnte vor dem Einsetzen magnetisiert worden sein. In einigen Ausführungsformen kann die Ferritscheibe vor dem Co-Firing-Schritt magnetisiert werden.
  • Sobald die Verbundstruktur gebildet ist, können weitere Komponenten auf das Substrat aufgebracht werden, wie beispielsweise zusätzliche Dünnfilmschaltungen und dergleichen. Somit können Ausführungsformen der Offenbarung eine integrierte Lösung bilden, die einen Richtkoppler und/oder Isolator in einer Gehäusegröße beinhalten kann, die nicht viel größer als ein Standardisolator ist. Darüber hinaus kann in vorteilhafter Weise ein Verlust durch den Grad des Magnetfeldes nicht beeinflusst oder zumindest reduziert werden. In einigen Ausführungsformen ist der offenbarte Zirkulator nicht größer (und je nach gewählter Ferrit/Dielektrikum-Kombination könnte er auch kleiner sein) als alle aktuellen Ferrit-Mikrostreifen-Zirkulatoren.
  • So kann unter Verwendung eines Co-Firing-Verfahrens (Verfahren für eine gemeinsame Brennung) eine Ferritscheibe in eine dielektrische Kachel eingebettet werden, wie in den 5A-B dargestellt. Die in der Figur gezeigte dünne Ferritscheibe kann wesentlich einfacher gleichmäßig magnetisiert werden als ein quadratisches oder anderes unregelmäßig geformtes Stück, das in der Technik bekannt ist. In einigen Ausführungsformen könnte die dielektrische Kachel etwa 25 mm quadratisch sein, obwohl die jeweiligen Abmessungen sind nicht beschränkt sind. Dies kann im Bereich von 3-4 (oder etwa 3 bis etwa 4) GHz verwendet werden.
  • Mit Hilfe der dielektrischen Kachel kann dann ein Transformator 200 hergestellt werden, wie in 6 dargestellt. Wie dargestellt, hat das Substrat 104 Platz für die Anbringungen andere Komponenten. Nach dem Bilden des Transformators 200 muss nur noch ein kleiner Magnet 202 auf der Kachel platziert werden, wie in 7 dargestellt. Dadurch kann die Montagezeit deutlich kürzer sein als bisher.
  • Zusätzlich zur Verwendung der dielektrischen Kachel als Substrat für den Impedanzwandler könnte sie auch als Substrat für den Koppler, den Schalter und den Abschluss verwendet werden. So können nach dem gemeinsamen Brennen eine Reihe weiterer Komponenten auf das Substrat aufgebracht werden, was den Gesamtflächenbedarf der Vorrichtung reduziert. Darüber hinaus könnte die Schaltungsmetallisierung hinzugefügt werden, jedoch erst, nachdem die Vorrichtung gemeinsam gebrannt wurde.
  • Niedertemperatur-Brennen dielektrischer Materialien für Ringe
  • Ausführungsformen der Offenbarung können besonders vorteilhaft für einen Einbrandprozess bzw. Co-Firing-Prozess mit einem magnetischen Material sein, wie beispielsweise für die Bildung von Zirkulatoren/Isolatoren. Insbesondere kann es sich um hochdielektrische magnetische Materialien mit niedrigen Brenntemperaturen handeln (z.B. können sie bei niedrigen Temperaturen brennbar sein). Insbesondere kann ein Stab aus einem magnetischem Material, wie beispielsweise einem Nickel-Zink-Ferrit-Material, Magnesiumferrit oder einem anderes hochsättigendem Magnetisierungs-Spinellferrit- und/oder einem niedrigbrennbarem magnetischen Granatmaterial mit einer hohen Dielektrizitätskonstante, wie beispielsweise ein Yttrium-Eisen-Granat-Derivat mit Wismut, in einen ungebrannten Ring eingesetzt werden, der aus Ausführungsformen der offenbarten dielektrischen Materialien mit niedriger Brenntemperatur besteht, wie in den 4A-B oben dargestellt (104 ist der Ring und 102 ist der Stab). Das magnetische Granatmaterial mit hoher Dielektrizitätskonstante kann eine Dielektrizitätskonstante zwischen 24 und 35 aufweisen, wie beispielsweise 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34 oder 35, aber die bestimmte Dielektrizitätskonstante ist nicht begrenzt. Der Ring kann jedes der unten aufgeführten Materialien sein, wie z.B. Scheelit, Granat, etc.
  • Die Kombination aus Ring und Stab kann dann gemeinsam gebrannt werden, so dass der Ring um den Stab herum schrumpft. Beide Materialien können „brennbar“ sein, was bedeutet, dass sie in einem Ofen/Brennofen/Sinterofen/anderen Heizgeräten gebrannt oder gesintert werden können, z.B. auf eine hohe Dichte. In einigen Ausführungsformen kann das Brennen eine oder mehrere Eigenschaften des Materials verändern, wie beispielsweise die hier beschriebenen keramischen Materialien. Nach dem Brand kann die Kombination aus Ring und Stab in Einzelteile geschnitten werden. Ausführungsformen dieser Baugruppen können als Isolatoren und/oder Zirkulatoren für Hochfrequenzanwendungen, wie beispielsweise für 5G-Anwendungen, verwendet werden.
  • Vorteilhaft ist, dass dieser Einbrandprozess ohne den Einsatz von Klebstoffen/Epoxid/Leim oder anderen organischen (z.B. kohlenstoffbasierten) polymeren Materialien durchgeführt werden kann und somit als „leimlose Baugruppe“ angesehen werden kann. So ist beispielsweise kein „Klebstoff“ erforderlich, um den Stab mit dem Ring zu verbinden. Frühere Ausbildungen der Baugruppe bzw. Anordnung brennen den brennbaren Ring getrennt vom brennbaren Stab, da die Temperatur für das Brennen des Rings zu hoch ist, was zu Schmelzen oder zumindest erheblichen Beeinträchtigungen der Eigenschaften des inneren Stabes führen kann. Entweder können beide Segmente separat gebrannt werden, oder der Ring kann zuerst gebrannt werden und dann wird die Ring-/Stabbaugruppe gemeinsam gebrannt. Für jeden dieser Ansätze schrumpft der Ring nicht ausreichend um den Stab herum, so dass ein Klebstoff benötigt wird, um den Ring und den Stab aneinander zu halten.
  • Die Verwendung von Klebstoffen hat jedoch eine Reihe von Nachteilen, und vorteilhafterweise kann das offenbarte Material eine Verbundstruktur bilden, ohne dass ein solcher Klebstoff erforderlich ist, da Stab und Ring gemeinsam gebrannt werden können. So ist es beispielsweise äußerst schwierig, wenn nicht gar unmöglich, die Baugruppe zu metallisieren, sobald sie mit Klebstoff versehen ist. Denn die für die Metallisierung erforderliche Temperatur ist viel höher als die Einsatztemperatur des Klebstoffs, so dass der Klebstoff schmilzt und/oder Klebstoff verloren geht.
  • Darüber hinaus ist der Klebstoff verlustbehaftet, was den Einfügeverlust von geklebten Bauteilen erhöht. Der dielektrische Verlust des Klebers bei hohen Frequenzen ist größer als der des magnetischen oder dielektrischen Materials.
  • In einigen Ausführungsformen kann das Material ein ε' von weniger als 10 (oder weniger als etwa 10) aufweisen. Somit können Ausführungsformen der Offenbarung für 5G unterhalb von Resonanzanwendungen verwendet werden. Es kann vorteilhaft sein, eine Modenausbildung zu vermeiden und den Impedanzeffekt dünnerer Substrate, die auch bei hohen Frequenzen verwendet werden, zu kompensieren. Dementsprechend werden für Frequenzen über 20 GHz Werte unter 10 (oder unter etwa 10) verwendet.
  • So können beispielsweise Ausführungsformen des Materials als Ring zum gemeinsamen Brennen mit einem Stabmaterial aus hochmagnetisiertem Spinell (z.B. Nickel-Zink-Ferriten) geeignet sein, wie in der U.S. Patentveröffentlichung mit der Nr. 2017/0098885 offenbart wird, die hier durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit aufgenommen wird, insbesondere für Hochfrequenzanwendungen (5G). Darüber hinaus kann das Ringmaterial mit Materialien mit hoher Dielektrizitätskonstante, wie in der US Patentveröffentlichung Nr. 2018/0016155 offenbart wird, deren Gesamtheit hier durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit aufgenommen wird, gleichgebrannt werden. Der Magnetstab mit hoher Dielektrizitätskonstante kann ein Bismutsubstituierter magnetischer Granat mit hoher Dielektrizitätskonstante sein. Standard-Bismutdotierte-Granatmaterialien mit hoher Dielektrizitätskonstante, wie beispielsweise Bi-haltige Granatmaterialien werden in zahlreichen früheren Patentanmeldungen beschrieben. Y-Bi-Ca-Zr-V-Fe-O sintert um 950 °C. So werden hier Möglichkeiten offenbart, die Brenntemperatur von Scheelitmaterial zu senken, so dass es mit dem Nickel-Zink-Ferrit in einem geeigneten Temperaturbereich gemeinsam gebrannt werden kann.
  • Wie bereits erwähnt, kann das gemeinsame brennbare Ringmaterial auf einer Scheelitstruktur oder einem scheelithartigen Material (z.B. einer kristallinen Verbindung, die eine scheelithische Atomanordnung enthält) basieren. Dies kann kristalline Verbindungen beinhalten, die eine scheelitische Atomanordnung enthalten, und der Begriff Scheelitstruktur, Scheelit oder scheelitisches Material kann austauschbar verwendet werden. Figure 8 veranschaulicht die Dielektrizitätskonstanten-Schemata nach Materialfamilie für bei niedriger Temperatur brennende (<800 °C) Oxide. In einigen Ausführungsformen hat das Scheelitmaterial die chemische Formel BiVO4.
  • In einigen Ausführungsformen kann das Material mit der Scheelitstruktur Bi1-2x-zRzM'xV1-xM"2xO4 sein, wobei R ein Seltenerdenlement La, Ce, Pr, Sm, Nd, Gd, Dy, Tb, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Y oder Sc ist, M' Li, Na oder K und M" Mo oder W ist. In einigen Ausführungsformen ist 0<z<0,7 und 0<x<0,5.
  • In einigen Ausführungsformen kann das Scheelitmaterial die chemische Formel (Na,Li)0,5xBi1-0.5x(Mo,W)xV1-xO4 aufweisen. In einigen Ausführungsformen ist 0 < x < 0,5.
  • In einigen Ausführungsformen können Scheelite eine niedrige Brenntemperatur (< 850 °C, < 900 °C), eine niedrige dielektrischem Verlusttangente (< 0,001 bei 3 GHz) aufweisen und mit geeigneten Substitutionen in der Struktur einen Bereich von Dielektrizitätskonstanten von 8 bis 70 (oder etwa 8 bis etwa 70), zwischen 10 und 60 (oder etwa 10 bis etwa 60), zwischen 20 und 50 (oder etwa 20 und etwa 50) oder zwischen 30 und 40 (oder etwa 30 und etwa 40) aufweisen. In einigen Ausführungsformen können die Scheelite eine Dielektrizitätskonstante von 8, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65 oder 70 aufweisen (oder etwa 8, etwa 10, etwa 15, etwa 20, etwa 25, etwa 30, etwa 35, etwa 40, etwa 45, etwa 50, etwa 55, etwa 60, etwa 65 oder etwa 70).
  • Insbesondere das Scheelitmaterial kann als gemeinsam brennbares Material mit niedriger Dielektrizitätskonstante verwendet werden, um mit Materialien mit hoher Dielektrizitätskonstante gebrannt zu werden, z.B. Granat- und/oder Bidotierte Materialien, oder jedes der hier behandelten hochmagnetischen Stabmaterialien. Es kann vorteilhaft sein, dieses Material zu verwenden, um eine Modenausbildung zu vermeiden und den Impedanzeffekt dünnerer Substrate, die auch bei hohen Frequenzen erforderlich sind, auszugleichen. Das Scheelitmaterial kann außerdem besonders nützlich für hochfrequente Mikrostreifen- oder oberflächenintegrierte Wellenleiterdesigns sein, zum Beispiel aufgrund der niedrigeren Temperatur, die eine chemische Kompatibilität und einen größeren Bereich von Dielektrizitätskonstanten ermöglicht.
  • In einigen Ausführungsformen kann Aluminiumoxid, wie beispielsweise Al2O3, in die Ringmaterialien eingebracht werden, wie z.B. Scheelitmaterial, Granatmaterial, Spinellmaterial, Pyrochlormaterial usw., die hier behandelt werden. So kann beispielsweise das Aluminiumoxid als Aluminiumoxid in das Ringmaterial eingemischt werden, z.B. durch Kombination verschiedener Pulver. In einigen Ausführungsformen können 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 oder 10 (oder etwa 1, etwa 2, etwa 3, etwa 4, etwa 5, etwa 6, etwa 7, etwa 8, etwa 9 oder etwa 10) Gew.-% Aluminiumoxid in das Scheelitmaterial eingebracht werden. In einigen Ausführungsformen können 1,2 (oder etwa 1,2) Gew.-% Aluminiumoxid in das Scheelitmaterial eingebracht werden. In einigen Ausführungsformen können mehr als 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 oder 10 (oder etwa 1, etwa 2, etwa 3, etwa 4, etwa 5, etwa 6, etwa 7, etwa 8, etwa 9 oder etwa 10) Gew.-% Aluminiumoxid in das Scheelitmaterial eingebracht werden. In einigen Ausführungsformen können weniger als 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 oder 10 (oder etwa 1, etwa 2, etwa 3, etwa 4, etwa 5, etwa 6, etwa 7, etwa 8, etwa 9 oder etwa 10) Gew.-% Aluminiumoxid in das Scheelitmaterial eingebracht werden. In einigen Ausführungsformen können zwischen 2 und 6 (oder zwischen etwa 2 und etwa 6) Gew.-% Aluminiumoxid in das Scheelitmaterial eingebracht werden. In einigen Ausführungsformen können 1-10 Gew.-% (oder etwa 1 bis etwa 10 Gew.-%) Aluminiumoxid in das Scheelitmaterial eingebracht werden. Der Einbau von Aluminiumoxid kann das thermische Ausdehnungsverhalten regulieren und Rissbildung verhindern. Beispielsweise kann dies ermöglichen, dass das Scheelitmaterial im Vergleich zu undotiertem Scheelitmaterial besser einem Wärmeausdehnungsmaterial mit hoher Dielektrizitätskonstante, wie beispielsweise einen Bismutreichen Granat mit hoher Dielektrizitätskonstante, angepasst ist und so ein erfolgreiches gemeinsames Brennen ohne Rissbildung ermöglicht. Insbesondere kann die Rissbildung durch die Regelung der Wärmeausdehnung verhindert werden.
  • Tabelle 1 veranschaulicht eine Reihe verschiedener Scheelitwerkstoffe und deren Eigenschaften. In einigen Ausführungsformen können Wolframstoffe niedrigere Dielektrizitätskonstanten aufweisen als entsprechende Molybdäne, die beide eine Scheelitstruktur aufweisen können. Tabelle 1: Scheelitwerkstoffe
    Zusammensetzung Brenntemperatur (°C) Dielektrizitätskostante Q tF (ppm/°C)
    (K0.5La0.5)MoO4 680 10.3 59000 -81
    LiKSm2(MoO4)4 620 11.5 39000 -16
    (Li0.5Sm0.5)MoO4 640 19.9 4570 +231
    (Li0,5Nd0.5)MoO4 660 20.3 3000 +235
    (Li0.5Ce0.5)MoO4 580 20.6 1990 +228
    (Ag0.5Bi0.5)(Mo0.5W0.5)O4 500 26.3 10000 +20
    (Li0.5Bi0.5)WO4 650 26.5 16400 +70
    (Ag0.5Bi0.5)MoO4 690 30.4 12600 +52
    (Li0.5Bi0.5)(Mo0.4W0.6)O4 620 31.5 8500 +20
    (Na0.5Bi0.5)MoO4 690 34.4 12300 +43
    (K0.5Bi0,5)MoO4 630 37.0 4000 +117
    (Na0.35Bi0.65)(Mo0.7V0.3)O4 680 44.0 6100 N/A
    (Li0.5Bi0.5)MoO4 560 44.4 3200 N/A
    (Na0.275Bi0.725)(MO0.55V0.45)O4 700 51 5500 N/A
    (Na0.2Bi0.8)(Mo0.4V0.6)O4 700 58 5000 N/A
    (Li0.05Bi0.95)(Mo0.1V0.9)O4 650 81 1000 N/A
  • In einigen Ausführungsformen kann das offenbarte Scheelitmaterial einen Q-Bereich von mehr als 900, 1000, 1100, 1200 oder 1300 (oder mehr als 900, 1000, 1100, 1200 oder 1300) aufweisen. In einigen Ausführungsformen kann das offenbarte Scheelitmaterial einen Q-Bereich von weniger als 900, 1000, 1100, 1200 oder 1300 (oder weniger als etwa 900, 1000, 1100, 1200 oder 1300) aufweisen.
  • In einigen Ausführungsformen kann das offenbarte Scheelitmaterial eine Dielektrizitätskonstante zwischen 10 und 100 (oder zwischen etwa 10 und etwa 100) aufweisen. In einigen Ausführungsformen kann das offenbarte Scheelitmaterial eine Dielektrizitätskonstante von mehr als 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90 oder 100 aufweisen (oder mehr als etwa 10, etwa 20, etwa 30, etwa 40, etwa 50, etwa 60, etwa 70, etwa 80, etwa 90 oder etwa 100). In einigen Ausführungsformen kann das offenbarte Scheelitmaterial eine Dielektrizitätskonstante von weniger als 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90 oder 100 aufweisen (oder weniger als etwa 20, etwa 30, etwa 40, etwa 50, etwa 60, etwa 70, etwa 80, etwa 90 oder etwa 100).
  • In einigen Ausführungsformen kann das offenbarte Scheelitmaterial eine Brenntemperatur von unter 900, 850, 800 oder 750 °C (oder unter etwa 900, etwa 850, etwa 800 oder etwa 750 °C) aufweisen. In einigen Ausführungsformen kann das offenbarte Scheelitmaterial eine Brenntemperatur von mehr als 900, 850, 800 oder 750 °C (oder mehr als etwa 900, etwa 850, etwa 800 oder etwa 750 °C) aufweisen. In einigen Ausführungsformen kann das offenbarte Scheelitmaterial eine Brenntemperatur von 775 °C (oder etwa 775 °C) aufweisen.
  • Tabelle 2 veranschaulicht die experimentellen Ergebnisse der Verwendung eines Scheelitmaterials. Darüber hinaus zeigt Tabelle 2 mögliche Geräteanwendungen für die Scheelitmaterialien. Tabelle 2: Experimentelle Ergebnisse für Scheelit
    Material Brenntemperatur (°C) Dielektrizitätskostante QF Produkt, THz Geräteanwendung
    Na0.2Bi0.8Mo0.4V0.6O4 56.33 725 4.157 dreifach über Resonanz oder unter Resonanz; Mikrostreifen unter Resonanz
    Li0.05Bi0.95Mo0.1V0.9O4 73.23 750 4.921 dreifach über Resonanz oder unter Resonanz; Mikrostreifen unter Resonanz
    (Li0.5Bi0.5)(Mo0.4W0.6)O4 30 ? ? dreifach unter Resonanz; Mikrostreifen unter Resonanz
    (Na0.5Bi0.5)MoO4 16.19 700 3.288 Substrat-integrierte Wellenleiter (SIW) unter Resonanz
    Na0.35Bi0.65Mo0.7V0.3O4 43 750 dreifach über
    Resonanz oder unter Resonanz; Mikrostreifen unter Resonanz
  • Tabelle 3 veranschaulicht bestimmte Zusammensetzungen auf Scheelitbasis, die vorteilhaft mit TTHiE hochdielektrischen Materialien kombiniert werden können.
    Figure DE102019208855A1_0001
    Figure DE102019208855A1_0002
  • Wie oben gezeigt, kann Bismutvanadat (BiVO4) ein besonders nützliches Scheelitmaterial sein. In einigen Ausführungsformen kann dem Material Natrium oder Molybdän zugesetzt werden.
  • Tabelle 4 zeigt weitere Beispiele für Materialien mit Scheelitstruktur, die für das CO-Firing d.g. das gemeinsame Brennen nützlich sein können. Tabelle 4: Materialien mit Scheelitstruktur
    Scheelit Dielektrizitätskonstante Brenntemperatur (°C)
    Na0.2Bi0.8Mo0.4V0.6O4 57 675
    Li0.05Bi0.95Mo0.1V0.9O4 70 675
    Li0.5Bi0.5Mo0.4W0.6O4 30 600
    Li0.5Sm0.5MoO4 25 640
  • 9 veranschaulicht eine Röntgenbeugungsspur für BiVO4. 10 veranschaulicht Intensitätsdiagramme für Na0,35Bi0,65Mo0,7V0,3O4 bei der Kalzinierung. Beide Figuren deuten darauf hin, dass das Material eine Scheelitstruktur aufweist und nur eine Scheelitstruktur vorhanden ist.
  • 11 veranschaulicht eine dilatometrische Prüfung von Scheelitmaterialien. Das TTHIE-1950 ist ein Bi-Ca-Zr-Y-Fe-O-Material. Es kann vorteilhaft sein, dass das mittlere Alpha der Nicht-TTHIE-Materialien so nah wie möglich am mittleren Alpha des TTHiE-Materials liegt, wie beispielsweise in den US-Patenten Nr. 9,263,175 und 9,527,776 , deren Gesamtheit hier durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit aufgenommen wird.
  • 12 veranschaulicht die dilatometrische Prüfung von BiVO4 mit 1,2% Al2O3. Wie dargestellt, ist der Wärmeausdehnungskoeffizient ein vernünftiger Wert, der mit magnetischen Materialien gemeinsame gebrannt werden soll.
  • In einigen Ausführungsformen kann das offenbarte Scheelitmaterial einen mittleren Alpha-Wert innerhalb von 1%, 5% oder 10% (oder innerhalb von etwa 1%, etwa 5% oder etwa 10%) des TTHiE-Materials aufweisen. In einigen Ausführungsformen kann der mittlere Alpha-Wert im Bereich von 6 bis 13 (oder etwa 6 bis etwa 13) ppm/°C liegen, wie beispielsweise 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 oder 13 (oder etwa 6, etwa 7, etwa 8, etwa 9, etwa 10, etwa 11, etwa 12 oder etwa 13) ppm/°C.
  • 13 veranschaulicht den idealen Einbrandzyklus mit Granat und dielektrischen Faktoren. Das Ideal ist, dass der Außendurchmesser OD des vorgebrannten Granatstabes genau (oder ungefähr genau) mit dem Außendurchmesser des gepressten dielektrischen Rohres am Ende der Einbrandphase, jedoch vor dem Abkühlen, übereinstimmt. Da der Granat eine feste Ausdehnung hat, geschieht dies durch Einstellen der Schrumpfung und der Anfangsgröße des Dielektrikums durch Kontrolle der Rohdichte (grünen Dichte). Die Diffusion tritt bei der Einbrandtemperatur auf, nachdem das Granat und das Dielektrikum in Kontakt sind und eine Bindung bilden; zu viel Diffusion kann zu einem dielektrischen Verlust führen. Das Granat und Dielektrikum bleiben durch Kühlung in Kontakt, da ihre Ausdehnungs-(Kontraktions-)Koeffizienten gleich sind und die Bindung erhalten bleibt.
  • In einigen Ausführungsformen können anstelle von Scheeliten, mit oder ohne das vorstehend erwähnte Aluminiumoxid, andere Ringmaterialien zum Mitbrennen d.h. gemeinsamen Brennen verwendet werden. So können beispielsweise auch Spinellstrukturen verwendet werden. Tabelle 5 zeigt mögliche Spinellmaterialien, die verwendet werden können. Tabelle 5: Granatmaterialen zum Mitbrennen
    Zusammensetzung Brenntemperatur !C Dielektrizitätskonstante Qf Produkt (THz) tF (ppm/°C)
    Na2MoO4 600 4.1 46.9 -76
    Li2MoO4 540 5.5 59.8 -160
    Li2WO4 640 5.5 97.3 -146
    LiMgVO4 700 8.9 23.8 -140
  • Andere nützliche Ringmaterialien können Granate sein, mit oder ohne das oben diskutierte Aluminiumoxid, die isostrukturell zu den oben diskutierten hochdielektrischen Nickelmaterialien sind. Tabelle 6 veranschaulicht mögliche Granatmaterialien. Tabelle 6: Spinellmaterialen zum Mitbrennen
    Zusammensetzung Brenntemperatur °C Dielektrizitätskonstante Qf Produkt (THz) tF (ppm/°C)
    Li0.16Na0.84Ca2Mg2V3O12 920 9.9 45.5 +2
    LiCa3MgV3O12 900 10.5 74.7 -61
    LiMg4V3O12 740 10.7 24.0 -11.7
    LiCa3ZnV3O12 900 11.5 81.1 -72
    Na2YMg2V3O12 850 12.3 23.2 -4.1
    NaMg4V3O12 690 12.5 35.9 -58.1
    Na2BiMg2V3O12 750 24? 4.4
  • Figure 14 veranschaulicht die Ergebnisse der Dilatometrie für Na2BiMg2V3O12.
  • Ein weiteres nützliches Ringmaterial können Pyrochlor-Materialien sein, mit oder ohne das oben beschriebene Aluminiumoxid. Tabelle 7 veranschaulicht potenzielle Pyrochlor-Materialien, die verwendet werden können. Tabelle 7: Pyrochlorwerkstoffe zum Mitbrennen
    Zusammensetzung Brenntemperatur °C Dielektrizitätskonstante Qf Produkt (THz) tF (ppm/°C)
    (Bi1.92Zn0.08)(Zn0.64Nb1.36)O7 1000 75.0 1800
    (Bi1.92Ca0.08)(Zn0.64Nb1.36)O7 960 76.0 3900
    Bi2(Zm1/3Nb2/3-xVx)O7 (x =.001-.003) 850 78.5 3780
    Bi18(Zn0.725Ca0.275)8Nb12O65 925 79 1000 +3.2
    B13(Nb0.9V0.1)O7 870 80 600 -22
    Bi2(Zn0.5Mg0.5)2/3Nb4/3O7 900 98.0 3000
    Bi1.5Zn0.92Nb1.5O6.92 + 0.6%V2O5 850 148.0 120
  • In einigen Ausführungsformen kann eine energetisch höhere Zerkleinerung die Brenntemperaturen auf etwa 850°C oder 850°C oder darunter reduzieren, indem die Oberfläche des Pulvers vergrößert wird, was es reaktiver macht. In einigen Ausführungsformen können die Pyrochlormaterialen einen Dielektrizitätskonstantenbereich von 60-100 aufweisen.
  • Tabelle 8 veranschaulicht Geräteanwendungen für Ferrit/Dielektrikum-Kombinationen für den gemeinsame Brand bzw. Einbrand (Co-Fire). Es sei darauf hingewiesen, dass die nachstehende Tabelle nur Beispiele zeigt, und die Offenlegung nicht auf die unten aufgeführten Geräte bzw. Vorrichtungen beschränkt ist. Tabelle 8: Anwendungsbeispiele für gemeinsam gebrannte Materialien
    Ferrit Dielektrizitäts konstante des Dielektrikums Übertragungsleitung HF Einrichtung Betriebsmodus, über oder unter FMR Frequenzbereich Funktionale Anforderungen zum Mitbrennen
    Herkömmliches Granat, 1200 bis 1950 Gauss 20-30 Streifenleiter über 600 MHz bis -3.5 GHz Ersetzen Herstellungs-ID Schleifen/ Kleber; Mettalisierung zulassen
    Spinell bis zu 5000 Gauss 8-20 SIW, Mikrostrip unter 10-60+ GHz 5G Komponenten-Kompatibilität, Subsystem-Integration
    TTHiE, 1150-1950 Gauss 45-120+ Streifenleiter über 600 MHz bis -3.5 GHz Ersetzen Herstellungs-ID Schleifen/ Kleber; Mettalisierung zulassen
    TTHiE 400-1950 Gauss 20-30; 45-120+ Streifenleiter, Mikrostrip unter 1.8-6GHz 5G Komponenten-Kompatibilität
    Subsystem-Integration
  • G-Anwendungen
  • Ausführungsformen der offenbarten Mikrostreifen-Zirkulatoren aus Verbundwerkstoffen können besonders vorteilhaft für Anwendungen des drahtlosen Systems der 5. Generation (5G) sein, können aber auch für frühe 4G- und 3G-Anwendungen eingesetzt werden. Die 5G-Technologie wird hier auch als 5G New Radio (NR) bezeichnet. 5G-Netze können deutlich höhere Kapazitäten bieten als das aktuelle 4G-System, was eine größere Anzahl von Verbrauchern in einem Gebiet ermöglicht. Dies kann die Grenzen und Anforderungen für das Hoch- und Herunterladen weiter verbessern. Insbesondere die große Anzahl von Zirkulatoren, wie sie hier beschrieben werden, die für 5G benötigt werden (typischerweise 1 pro Frontend-Modul oder FEM), erfordert eine weitere Integration von Komponenten. Die offenbarten Ausführungsformen der Zirkulatoren können diese Integration ermöglichen und sind daher besonders vorteilhaft. Andere Komponenten im Frontend-Modul werden Mikrostreifen- oder SMT-basiert sein.
  • Vorläufige Spezifikationen für 5G NR unterstützen eine Vielzahl von Merkmalen, wie z.B. die Kommunikation über das Millimeterwellenspektrum, die Strahlformungsfähigkeit, Wellenformen mit hoher spektraler Effizienz, Kommunikationen mit niedriger Latenzzeit, multiple Funknumerologie und/oder nicht-orthogonaler Mehrfachzugriff (NOMA). Obwohl solche HF-Funktionalitäten den Netzwerken Flexibilität bieten und die Benutzerdatenraten erhöhen, kann die Unterstützung solcher Funktionen eine Reihe von technischen Herausforderungen mit sich bringen.
  • Die hier enthaltenen Lehren gelten für eine Vielzahl von Kommunikationssystemen, einschließlich, aber nicht beschränkt auf Kommunikationssysteme, die fortschrittliche Mobilfunktechnologien wie LTE-Advanced, LTE-Advanced Pro und/oder 5G NR verwenden.
  • Figure 15 ist ein schematisches Diagramm eines Beispiels eines Kommunikationsnetzwerks 50. Das Kommunikationsnetzwerk 50 beinhaltet eine Makrozellenbasisstation 51, eine mobile Vorrichtung 52, eine Kleinzellenbasisstation 53 und eine stationäre drahtlose Vorrichtung 54.
  • Das veranschaulichte Kommunikationsnetzwerk 50 von Figure 15 unterstützt die Kommunikation mit einer Vielzahl von Technologien, darunter beispielsweise 4G LTE, 5G NR und Wireless Local Area Network (WLAN), wie beispielsweise Wi-Fi. Obwohl verschiedene Beispiele für unterstützte Kommunikationstechnologien gezeigt werden, kann das Kommunikationsnetzwerk 50 an die Unterstützung einer Vielzahl von Kommunikationstechnologien angepasst werden.
  • In Figure 15 sind verschiedene Kommunikationsverbindungen des Kommunikationsnetzes 50 dargestellt. Die Kommunikationsverbindungen können auf vielfältige Weise dupliziert werden, z.B. durch Frequenzmultiplexing (FDD) und/oder Zeitduplexing (TDD). FDD ist eine Art von Hochfrequenzkommunikation, die verschiedene Frequenzen zum Senden und Empfangen von Signalen verwendet. FDD kann eine Reihe von Vorteilen bieten, wie z.B. hohe Datenraten und geringe Latenzzeiten. Im Gegensatz dazu ist TDD eine Art von Hochfrequenzkommunikation, die etwa die gleiche Frequenz zum Senden und Empfangen von Signalen verwendet und bei der Sende- und Empfangskommunikation zeitlich geschaltet werden. TDD kann eine Reihe von Vorteilen bieten, wie z.B. die effiziente Nutzung des Spektrums und die variable Aufteilung des Durchsatzes zwischen Sende- und Empfangsrichtung.
  • Wie in 15 dargestellt, kommuniziert die mobile Vorrichtung 52 mit der Makrozellen-Basisstation 51 über eine Kommunikationsverbindung, die eine Kombination aus 4G LTE- und 5G NR-Technologie verwendet. Die mobile Vorrichtung 52 kommuniziert auch mit der Kleinzellenbasisstation 53, die Ausführungsformen der Offenbarung beinhalten kann. Im veranschaulichten Beispiel kommunizieren die mobile Vorrichtung 52 und die Kleinzellenbasisstation 53 über eine Kommunikationsverbindung, die die Technologien 5G NR, 4G LTE und Wi-Fi verwendet.
  • In bestimmten Implementierungen kommuniziert die mobile Vorrichtung 52 mit der Makrozellen-Basisstation 52 und der Kleinzellen-Basisstation 53 in 5G NR-Technologie über ein oder mehrere Frequenzbänder, die kleiner als 6 Gigahertz (GHz) sind. In einer Ausführungsform unterstützt die mobile Vorrichtung 52 eine HPUE-Leistungsklassenspezifikation.
  • Die veranschaulichte Kleinzellen-Basisstation 53, die Ausführungsformen der Offenbarung beinhaltet, kommuniziert ebenfalls mit einer stationären drahtlosen Vorrichtung 54. Die Kleinzellen-Basisstation 53 kann beispielsweise dazu verwendet werden, Breitbanddienste mit 5G NR-Technologie über ein oder mehrere Frequenzbänder oberhalb von 6 GHz bereitzustellen, einschließlich beispielsweise Millimeterwellenbänder im Frequenzbereich von 30 GHz bis 300 GHz.
  • In bestimmten Implementierungen kommuniziert die Kleinzellen-Basisstation 53 mit der stationären drahtlosen Vorrichtung 54 mittels Beamforming d.h. Strahlformung. So kann beispielsweise die Strahlformung verwendet werden, um die Signalstärke zu fokussieren, um Wegverluste zu überwinden, wie beispielsweise hohe Verluste bei der Kommunikation über Millimeterwellenfrequenzen.
  • Das Kommunikationsnetzwerk 50 von 15 beinhaltet die Makrozellenbasisstation 51, die Ausführungsformen der Offenbarung beinhalten kann, und die Kleinzellenbasisstation 53. In bestimmten Implementierungen kann die Kleinzellenbasisstation 53 mit relativ geringerer Leistung, geringerer Reichweite und/oder mit weniger gleichzeitigen Benutzern im Vergleich zur Makrozellenbasisstation 51 betrieben werden. Die Kleinzellen-Basisstation 53 kann auch als Femtozelle, Pikozelle oder Mikrozelle bezeichnet werden.
  • Obwohl das Kommunikationsnetzwerk 50 als mit zwei Basisstationen dargestellt ist, kann das Kommunikationsnetzwerk 50 so implementiert werden, dass es mehr oder weniger Basisstationen und/oder Basisstationen anderer Typen umfasst.
  • Das Kommunikationsnetzwerk 50 von 15 ist dargestellt als eine mobile Vorrichtung und eine stationäre drahtlose Vorrichtung. Die mobile Vorrichtung 52 und die stationäre drahtlose Vorrichtung 54 veranschaulichen zwei Beispiele für Benutzergeräte oder Benutzergeräte (UE). Obwohl das Kommunikationsnetzwerk 50 als zwei Benutzervorrichtungen dargestellt ist, kann das Kommunikationsnetzwerk 50 zur Kommunikation mit mehr oder weniger Benutzervorrichtungen und/oder Benutzervorrichtungen anderer Art verwendet werden. So können beispielsweise Mobiltelefone, Tablets, Laptops, loT-Geräte, tragbare Elektronik und/oder eine Vielzahl anderer Kommunikationsgeräte zu den Endgeräten gehören.
  • Benutzergeräte des Kommunikationsnetzes 50 können verfügbare Netzwerkressourcen (z.B. verfügbares Frequenzspektrum) auf vielfältige Weise gemeinsam nutzen.
  • Enhanced Mobile Broadband (eMBB) bezeichnet eine Technologie zur Steigerung der Systemkapazität von LTE-Netzen. So kann sich eMBB beispielsweise auf Kommunikationen mit einer maximalen Datenrate von mindestens 10 Gbps und einem Minimum von 100 Mbps für jede Benutzervorrichtung beziehen. Hochzuverlässige Kommunikation mit niedriger Latenz (uRLLC) bezieht sich auf Technologien für die Kommunikation mit sehr niedriger Latenz, z.B. weniger als 2 ms. uRLLC kann für verbindungskritische Kommunikation, wie z.B. für autonome Fahrten und/oder Fernchirurgieanwendungen, verwendet werden. Kommunikationen für große Maschinen (mMTC) bezieht sich auf kostengünstige und kostengünstige Kommunikationen mit niedriger Datenrate, die mit drahtlosen Verbindungen zu Alltagsgegenständen verbunden ist, wie sie beispielsweise mit Internet of Things (loT) Anwendungen verbunden sind.
  • Das Kommunikationsnetzwerk 50 von Figure 15 kann zur Unterstützung einer Vielzahl von erweiterten Kommunikationsfunktionen verwendet werden, einschließlich, aber nicht beschränkt auf eMBB, uRLLC und/oder mMTC.
  • Eine maximale Datenrate einer Kommunikationsverbindung (z.B. zwischen einer Basisstation und einer Benutzervorrichtung) hängt von einer Vielzahl von Faktoren ab. So kann beispielsweise die maximale Datenrate durch die Kanalbandbreite, die Modulationsreihenfolge, eine Anzahl von Komponententrägern und/oder eine Anzahl von Antennen für die Kommunikation beeinflusst werden.
  • So kann beispielsweise in bestimmten Implementierungen eine Datenrate einer Kommunikationsverbindung etwa gleich M*B*log2(1+S/N) sein, wobei M die Anzahl der Kommunikationskanäle, B die Kanalbandbreite und S/N das Signal-zu-Rausch-Verhältnis (SNR) ist.
  • Dementsprechend kann die Datenrate einer Kommunikationsverbindung erhöht werden, indem die Anzahl der Kommunikationskanäle erhöht wird (z.B. Senden und Empfangen mit mehreren Antennen), indem eine größere Bandbreite verwendet wird (z.B. durch Aggregation von Trägern) und/oder indem das SNR verbessert wird (z.B. durch Erhöhung der Sendeleistung und/oder Verbesserung der Empfängerempfindlichkeit).
  • 5G NR-Kommunikationssysteme können eine Vielzahl von Techniken zur Verbesserung der Datenrate und/oder Kommunikationsleistung einsetzen.
  • 16 ist ein schematisches Diagramm eines Beispiels einer Kommunikationsverbindung mit Trägerbündelung. Die Trägerbündelung kann verwendet werden, um die Bandbreite der Kommunikationsverbindung zu erweitern, indem die Kommunikation über mehrere Frequenzträger unterstützt wird, wodurch die Benutzerdatenraten erhöht und die Netzwerkkapazität durch die Verwendung fragmentierter Frequenzzuweisungen verbessert wird.
  • In dem dargestellten Beispiel ist die Kommunikationsverbindung zwischen einer Basisstation 21 und einer mobilen Vorrichtung 23 vorgesehen. Wie in 16 dargestellt, beinhaltet die Kommunikationsverbindung einen Downlink-Kanal, der für die HF-Kommunikation von der Basisstation 21 zu der mobilen Vorrichtung 23 verwendet wird, und einen Uplink-Kanal, der für die HF-Kommunikation von der mobilen Vorrichtung 23 zu der Basisstation 21 verwendet wird.
  • Obwohl 16 die Trägerbündelung im Rahmen der FDD-Kommunikation veranschaulicht, kann die Trägerbündelung auch für die TDD-Kommunikation verwendet werden.
  • In bestimmten Implementierungen kann eine Kommunikationsverbindung asymmetrische Datenraten für einen Downlink-Kanal und einen Uplink-Kanal bereitstellen. So kann beispielsweise eine Kommunikationsverbindung verwendet werden, um eine relativ hohe Downlink-Datenrate zu unterstützen, um ein Hochgeschwindigkeits-Streaming von Multimedia-Inhalten auf eine mobile Vorrichtung zu ermöglichen, während eine relativ langsamere Datenrate für das Hochladen von Daten von der mobilen Vorrichtung in die Cloud bereitgestellt wird.
  • In dem dargestellten Beispiel kommunizieren die Basisstation 21 und die mobile Vorrichtung 23 über eine Trägerbündelung, mit der die Bandbreite der Kommunikationsverbindung selektiv erhöht werden kann. Die Trägerbündelung beinhaltet die zusammenhängende Aggregation, bei der zusammenhängende Träger innerhalb des gleichen Betriebsfrequenzbandes gebündelt werden. Die Trägerbündelung kann auch nicht zusammenhängend sein und Träger beinhalten, die in ihrer Frequenz innerhalb eines gemeinsamen Bandes oder in verschiedenen Bändern getrennt sind.
  • In dem in Figure 16 dargestellten Beispiel beinhaltet der Uplink-Kanal drei aggregierte Komponententräger fUL1 , fUL2 und fUL3 . Zusätzlich beinhaltet der Downlink-Kanal fünf aggregierte Komponententräger fDL1 , fDL2 , fDL3 , fDL4 und fDL5 . Obwohl ein Beispiel für die Aggregation von Komponententrägern gezeigt wird, können mehr oder weniger Träger für Uplink und/oder Downlink aggregiert werden. Darüber hinaus kann eine Reihe von aggregierten Carriern im Laufe der Zeit variiert werden, um die gewünschten Uplink- und Downlink-Datenraten zu erreichen.
  • So können sich beispielsweise eine Reihe von aggregierten Trägern für die Uplink- und/oder Downlink-Kommunikation in Bezug auf eine bestimmte mobile Vorrichtung im Laufe der Zeit ändern. So kann sich beispielsweise die Anzahl der aggregierten Träger ändern, wenn sich die Vorrichtung durch das Kommunikationsnetzwerk bewegt und/oder sich die Netzwerknutzung im Laufe der Zeit ändert.
  • Unter Bezugnahme auf 16 können die einzelnen Komponententräger, die zur Trägeraggregation verwendet werden, aus einer Vielzahl von Frequenzen bestehen, einschließlich beispielsweise Frequenzträger im gleichen Band oder in mehreren Bändern. Darüber hinaus ist die Trägeraggregation sowohl für Implementierungen anwendbar, bei denen die einzelnen Komponententräger etwa die gleiche Bandbreite aufweisen, als auch für Implementierungen, bei denen die einzelnen Komponententräger unterschiedliche Bandbreiten aufweisen.
  • 17A ist ein schematisches Diagramm eines Beispiels eines Downlink-Kanals mit Multi-Input- und Multi-Output (MIMO)-Kommunikation. Figure 17B ist ein schematisches Diagramm eines Beispiels für einen Uplink-Kanal mit MIMO-Kommunikation.
  • Die MIMO-Kommunikation verwendet mehrere Antennen, um mehrere Datenströme gleichzeitig über ein gemeinsames Frequenzspektrum zu übertragen. In bestimmten Implementierungen arbeiten die Datenströme mit unterschiedlichen Referenzsignalen, um den Datenempfang am Empfänger zu verbessern. Die MIMO-Kommunikation profitiert von einem höheren SNR, einer verbesserten Kodierung und/oder einer reduzierten Signalstörung aufgrund von räumlichen Multiplexingunterschieden der Funkumgebung.
  • Ein MIMO-Rang („MIMO order“) bezieht sich auf eine Anzahl von separaten Datenströmen, die gesendet oder empfangen werden. So kann beispielsweise der MIMO-Rang für die Downlink-Kommunikation durch eine Anzahl von Sendeantennen einer Basisstation und eine Anzahl von Empfangsantennen für UE beschrieben werden, wie beispielsweise eine mobile Vorrichtung. So bezieht sich beispielsweise Two-by-Two (2x2) DL MIMO auf die MIMO-Downlink-Kommunikation mit zwei Basisstationsantennen und zwei UE-Antennen. Zusätzlich bezieht sich Fourby-Four (4x4) DL MIMO auf MIMO Downlink-Kommunikation mit vier Basisstationsantennen und vier UE-Antennen.
  • In dem in 17A gezeigten Beispiel wird die Downlink-MIMO-Kommunikation durch Senden unter Verwendung von M-Antennen 43a, 43b, 43c, ... 43m der Basisstation 41 und Empfangen unter Verwendung von N-Antennen 44a, 44b, 44c, ... 44n der mobilen Vorrichtung 42 bereitgestellt. Dementsprechend veranschaulicht Figure 17A ein Beispiel für M x N DL MIMO.
  • Ebenso kann der MIMO-Rang für die Uplink-Kommunikation durch eine Anzahl von Sendeantennen der UE, wie beispielsweise eine mobile Vorrichtung, und eine Reihe von Empfangsantennen einer Basisstation beschrieben werden. Beispielsweise bezieht sich 2x2 UL MIMO auf die MIMO-Uplink-Kommunikation mit zwei UE-Antennen und zwei Basisstationsantennen. Zusätzlich bezieht sich 4x4 UL MIMO auf MIMO Uplink-Kommunikation mit vier UE-Antennen und vier Basisstationsantennen.
  • In dem in 17B gezeigten Beispiel wird die Uplink-MIMO-Kommunikation durch Senden unter Verwendung von N-Antennen 44a, 44b, 44c, ... 44n der mobilen Vorrichtung 42 und Empfangen unter Verwendung von M-Antennen 43a, 43b, 43c, ... 43m der Basisstation 41 bereitgestellt. Dementsprechend veranschaulicht 17B ein Beispiel für N x M UL MIMO.
  • Durch Erhöhen des Pegels oder des Rangs von MIMO kann die Bandbreite eines Uplinkkanals und/oder eines Downlinkkanals erhöht werden.
  • Obwohl im Zusammenhang mit FDD dargestellt, sind MIMO-Kommunikationen auch anwendbare Kommunikationsverbindungen mit TDD.
  • Für diese 5G-Netzwerke wird eine Form von Basisstation massiv Multi-Eingang-, Multi-Ausgang MIMO(Multiple Input, Multiple Output)-basiert sein, mit einer Anordnung von vielleicht 64-128 Antennen, die in der Lage sind, mehrere Strahlen zu bilden, um mit tragbaren Terminals mit sehr hohen Datenraten zu interagieren. So können Ausführungsformen der Offenbarung in die Basisstationen integriert werden, um Anwendungen mit hoher Kapazität zu ermöglichen.
  • Dieser Ansatz ähnelt den Radar-Phased-Array-T/R-Modulen mit individuellen Sende-Empfängern für jedes Antennenelement, obwohl massives MIMO kein Phased-Array im Radarsinne ist. Das Ziel ist eine optimale kohärente Signalstärke an den Endgeräten und nicht die Peilung. Darüber hinaus wird die Signaltrennung auf Zeitmultiplexbasis (TD) erfolgen, was eine Duplex-/Schaltmöglichkeit zur Trennung von Tx- und Rx-Signalen erfordert.
  • Zur Diskussion wird davon ausgegangen, dass es pro Antenne ein Tx, ein Rx-Modul, einen Duplex-Zirkulator und ein Antennenfilter gibt. Es können aber auch andere Konfigurationen verwendet werden.
  • 18 zeigt eine vereinfachte Version eines HF-Übertragungssystems ohne Treiber und Schaltlogik. Wie dargestellt, kann das System eine Reihe von verschiedenen Komponenten beinhalten, einschließlich eines Uirkulators. Somit können Ausführungsformen der Offenbarung als Zirkulator im HF-System verwendet werden, entweder für neu erstellte Systeme oder als verbesserter Ersatz für die bisherigen Systeme. Insbesondere beziehen sich die Ausführungsformen der Offenbarung auf Hybridlösungen unter Verwendung eines Stripline-Zirkulators und auf die Mikrostreifen- oder Stripline-Topologie für die übrigen Komponenten.
  • 19 veranschaulicht die integrierte Komponente der vorstehend erläuterten 5A-B auf der vereinfachten HF-Antennenstruktur. Wie dargestellt, kann das Substrat die gemeinsame gebrannte Ferrit/Dielektrikum-Kachel für den Zirkulator beinhalten. Darüber hinaus können Koppler, Schalter und Last auch außerhalb des Ferrits auf die dielektrische Kachel aufgebracht werden. Die Leiter und die Masseebene könnten in einem dickschichtigen Silber sein. In einigen Ausführungsformen kann die Zirkulatorunterbaugruppe auch in die Leistungsverstärker- (PA) und Rauschverstärker. (LNA) Module integriert werden.
  • Ausführungsformen der Offenbarung können Vorteile gegenüber den in der Technik bekannten Zirkulatoren haben. Zum Beispiel:
    • • Koppler und andere Übertragungsleitungen weisen im Vergleich zu anderen Kopplern, wie beispielsweise Halbleiterkopplern, eine wesentlich geringere Einfügedämpfung d.h. einenn geringeren Einfügeverlust auf.
    • • Die Kopplung ist konsistenter.
    • • Lasten können Wärme leichter ableiten als ein weiches Substrat.
    • • Zirkulatoren haben geringere Verluste als Vorrichtungen auf Basis von Vollferrit - Substraten.
    • • Das Dielektrikum ist temperaturstabil, was das Betriebsverhalten des Kopplers und des Zirkulators unterstützt.
    • • Die Größe der Vorrichtungen kann bei Bedarf durch die Verwendung von keramischem Dielektrikum mit höherer Dielektrizitätskonstante reduziert werden.
  • Darüber hinaus können Ausführungsformen des Keramikzirkulators folgende Vorteile aufweisen:
    • • Wärme-/Leistungsverlust/Wärmeleitfähigkeit für PA und Last
    • • Isotropes Dielektrikum (außer TTB) für Koppler-/Filterdesign
    • • Bereich der Dielektrizitätskonstante (4-100+) zur Größenreduzierung
    • • Geringer dielektrischer Verlust (Koppler/Filter)
    • • Enge Dielektrizitätskonstanten-Toleranz (Koppler/Filter/Antenne)
    • • Stabile Dielektrizitätskonstante über der Temperatur (Koppler/Filter/Zirkulator)
    • • Geringe Kosten
  • Andererseits kann ein weiches Substrat (z.B. Softboards) folgende Nachteile haben:
    • • Schlechte Leitfähigkeit durch plastische Leitfähigkeit
    • • Anisotrop (xy- gegenüber z-Richtung)
    • • Höhere Verluste
    • • Breitere Toleranzen
    • • Unstabil im Temperaturverlauf
  • Dementsprechend können Ausführungsformen der Offenbarung erhebliche Vorteile gegenüber bisher in der Technik bekannten Zirkulatoren haben.
  • 20 veranschaulicht eine weitere Ausführungsform eines MIMO-Systems, in das die offenbarten Mikrostreifen-Zirkulatoren integriert werden können. Mit dem Aufkommen des massiven MIMO für 5G-Systeme werden die bisherigen Antennen durch Antennen-Arrays mit z.B. 64 Array-Elementen ersetzt. Jedes Element kann über ein separates Frontend-Modul (FEM) versorgt werden.
  • 21 ist ein schematisches Diagramm eines Beispiels einer mobilen Vorrichtung 800. Die mobile Vorrichtung 800 beinhaltet ein Basisbandsystem 801, einen Sender-Empfänger 802, ein Frontend-System 803, Antennen 804, ein Power-Management-System 805, einen Speicher 806, eine Benutzeroberfläche 807 und eine Batterie 808 und kann mit den Basisstationen einschließlich der Ausführungsformen der hier offenbarten Mikrostreifen-Zirkulatoren interagieren.
  • Die mobile Vorrichtung 800 kann über eine Vielzahl von Kommunikationstechnologien kommunizieren, einschließlich, aber nicht beschränkt auf, 2G, 3G, 4G (einschließlich LTE, LTE-Advanced und LTE-Advanced Pro), 5G NR, WLAN (beispielsweise Wi-Fi), WPAN (beispielsweise Bluetooth und ZigBee) und/oder GPS- Technologien.
  • Der Sender-Empfänger 802 erzeugt HF-Signale zur Übertragung und verarbeitet eingehende HF-Signale, die von den Antennen 804 empfangen werden. Es sei darauf hingewiesen, dass verschiedene Funktionalitäten, die mit dem Senden und Empfangen von HF-Signalen verbunden sind, durch eine oder mehrere Komponenten erreicht werden können, die gemeinsam in 21 als Sender-Empfänger 802 dargestellt sind. In einem Beispiel können separate Komponenten (z.B. separate Schaltungen oder Rohchips) für die Verarbeitung bestimmter Arten von HF-Signalen bereitgestellt werden.
  • In bestimmten Implementierungen unterstützt die mobile Vorrichtung 800 die Trägeraggregation und bietet damit Flexibilität zur Erhöhung der maximalen Datenraten. Die Trägeraggregation kann sowohl für das Frequency Division Duplexing (FDD) als auch für das Time Division Duplexing (TDD) verwendet werden und kann zur Aggregation mehrerer Träger oder Kanäle verwendet werden. Die Trägeraggregation beinhaltet die zusammenhängende Aggregation, bei der zusammenhängende Träger innerhalb des gleichen Betriebsfrequenzbandes aggregiert werden. Die Trägeraggregation kann auch nicht zusammenhängend sein und Träger beinhalten, die in ihrer Frequenz innerhalb eines gemeinsamen Bandes oder in verschiedenen Bändern getrennt sind.
  • Die Antennen 804 können Antennen beinhalten, die für eine Vielzahl von Kommunikationsarten verwendet werden. So können beispielsweise die Antennen 804 Antennen beinhalten, die Sende- und/oder Empfangssignale beinhalten, die einer Vielzahl von Frequenzen und Kommunikationsstandards zugeordnet sind.
  • In bestimmten Implementierungen unterstützen die Antennen 804 MIMO-Kommunikation und/oder Switched Diversity-Kommunikation. So verwendet die MIMO-Kommunikation beispielsweise mehrere Antennen, um mehrere Datenströme über einen einzigen Funkkanal zu übertragen. Die MIMO-Kommunikation profitiert von einem höheren Signal-Rausch-Verhältnis, einer verbesserten Kodierung und/oder reduzierten Signalstörungen aufgrund räumlicher Multiplex-Unterschiede in der Funkumgebung. Geschaltete Diversität bezieht sich auf Kommunikationen, bei denen eine bestimmte Antenne für den Betrieb zu einem bestimmten Zeitpunkt ausgewählt wird. So kann beispielsweise mit einem Schalter eine bestimmte Antenne aus einer Gruppe von Antennen ausgewählt werden, und zwar basierend auf einer Vielzahl von Faktoren basiert, wie beispielsweise einer beobachteten Bitfehlerrate und/oder einer Signalstärkeanzeige.
  • 22 ist ein schematisches Diagramm eines Leistungsverstärkersystems 840 gemäß einer Ausführungsform. Das dargestellte Leistungsverstärkersystem 840 beinhaltet einen Basisbandprozessor 821, einen Sender 822, einen Leistungsverstärker (PA) 823, einen Richtkoppler 824, einen Bandpassfilter 825, eine Antenne 826, eine PA-Bias-Steuerschaltung 827 und eine PA-Versorgungssteuerschaltung 828. Der dargestellte Sender 822 beinhaltet einen I/Q-Modulator 837, einen Mischer 838 und einen Analog-Digital-Wandler (ADC) 839. In bestimmten Implementierungen ist der Sender 822 in einem Sender-Empfänger enthalten, so dass sowohl Sende- als auch Empfangsfunktionalität bereitgestellt wird. Ausführungsformen der offenbarten Mikrostreifen-Zirkulatoren können in das Leistungsverstärkersystem integriert werden.
  • Methodik
  • Hier offenbart sind Ausführungsformen eines Verfahrens zur Herstellung einer integrierten Mikrostreifenkomponente. 23 offenbart eine Ausführungsform eines verwendbaren Prozesses 300.
  • In Bezug auf 23 kann bei Schritt 302 eine Ferritscheibe oder ein -zylinder aus einem magnetischen keramischen Material nach jedem geeigneten konventionellen Verfahren, das in der Technik zur Herstellung solcher Elemente bekannt ist, gebildet werden, d.h. aus magnetischen Oxiden der Art, die in elektronischen Hochfrequenz-Bauteilen verwendet werden. Ebenso kann bei Schritt 304 ein Substrat aus einem dielektrischen Material durch ein geeignetes konventionelles Verfahren gebildet werden. In einigen Ausführungsformen kann die Ferritscheibe durch Brennen in einem Ofen gesintert werden. Nachfolgend sind einige Beispiele für Materialien und Brenntemperaturen aufgeführt, die dieser Prozessablaufbeschreibung folgen. Durchschnittsfachleute in dem technischen Gebiet, auf das sich die Erfindung bezieht, werden verstehen, dass die Materialien und Verfahren, mit denen magnetische keramische und dielektrische Keramikelemente dieser Art hergestellt werden, in der Technik allgemein bekannt sind. Daher sind geeignete Materialien und Temperaturen nicht vollständig aufgeführt. Alle geeigneten Materialien und Verfahren zur Herstellung solcher Stäbe, Zylinder und ähnlicher Elemente dieser Art sollen in den Anwendungsbereich der Erfindung fallen.
  • Bei Schritt 306 kann die Scheibe in das dielektrische Substrat mit der Öffnung kombiniert werden. So kann beispielsweise die Außenfläche der Scheibe so bearbeitet werden, dass sie einen Außendurchmesser (OD) aufweist, der kleiner ist als der Innendurchmesser (ID) der Substratöffnung. In einigen Ausführungsformen ist der OD etwas kleiner als der ID, so dass die Disc (Scheibe) in das Substrat eingeführt werden kann.
  • In einigen Ausführungsformen kann die vorgebrannte Scheibe in einem ungebrannten oder „grünem“ (d.h. Roh-)Substrat aufgenommen werden, um die in den 4A-B dargestellte Verbundanordnung 100 zu bilden.
  • Bei Schritt 308 können die Scheibe und das Substrat gemeinsam gebrannt werden. Das heißt, die Verbundbaugruppe 100 wird gemeinsam gebrannt. Die Mitbrenntemperatur kann niedriger sein als die Temperatur, bei der die Scheibe gebrannt wurde, um sicherzustellen, dass die physikalischen und elektrischen Eigenschaften der Scheibe unverändert bleiben. Die Mitbrenntemperatur (Temperatur für das gemeinsame Brennen) kann innerhalb des bekannten Bereichs liegen, in dem solche Komponenten konventionell gebrannt werden. Wichtig ist, dass beim Co-Firing d.h. dem gemeinsamen Brennen oder Einbrand das Substrat um die Scheibe herum schrumpft, wodurch sie sie zusammenhält. Anschließend kann die Außenfläche der Verbundanordnung 100 bearbeitet werden, um sicherzustellen, dass sie einen bestimmten oder anderweitig vorgegebenen OD aufweist. Weiterhin kann dieser Schritt verwendet werden, um die Verbundanordnung 100 zu metallisieren und/oder zu magnetisieren, wenn die Ferritscheibe nicht zuvor magnetisiert wurde.
  • Die Schritte 310 und 312 zeigen optionale Schritte, die nach dem Mitbrennen der Verbundanordnung 100 durchgeführt werden können. So können beispielsweise zusätzliche Komponenten, wie beispielsweise Schaltkreise, auf das Substrat aufgebracht werden, um endgültige elektronische Komponenten zu bilden. Weiterhin kann in einigen Ausführungsformen die Verbundanordnung 100 in Scheiben geschnitten 312 oder anderweitig unterteilt werden, um eine Reihe von diskreten Baugruppen zu bilden. In einigen Ausführungsformen können beide optionalen Schritte ausgeführt werden, und die jeweilige Reihenfolge ist nicht begrenzt. In einigen Ausführungsformen kann nur einer der optionalen Schritte ausgeführt werden. In einigen Ausführungsformen kann keiner der optionalen Schritte ausgeführt werden.
  • Dementsprechend können Verbundbaugruppen 100 bei der Herstellung von elektronischen Hochfrequenz-Bauteilen in gleicher Weise verwendet werden wie konventionell hergestellte Baugruppen dieses Typs. Das Verfahren der vorliegenden Erfindung ist jedoch wirtschaftlicher als herkömmliche Verfahren, da bei der Erfindung keine Klebstoffe verwendet werden.
  • 24 veranschaulicht eine beispielhafte Ausführungsform eines Zirkulators, wie hier erläutert. Dickschichtsilber kann als Schaltung gedruckt werden. Gemäß den Standardanwendungen für Zirkulatoren beinhaltet der Ziekulator Port 1, Port 2 und Port 3. Einer dieser Ports kann abgeblockt werden, um einen Isolator zu bilden.
  • Telekommunikationsbasisstation
  • Schaltungen und Vorrichtungen mit einem oder mehreren der hier beschriebenen Merkmale können in HF-Anwendungen wie beispielsweise einer drahtlosen Basisstation implementiert werden. Eine solche drahtlose Basisstation kann eine oder mehrere Antennen beinhalten, die konfiguriert sind, um das Senden und/oder Empfangen von HF-Signalen zu erleichtern. Solche Antennen können wie hier beschrieben mit Schaltungen und Vorrichtungen mit einem oder mehreren Zirkulatoren/Isolatoren gekoppelt werden.
  • So kann das oben offenbarte Material in einigen Ausführungsformen in verschiedene Komponenten einer Telekommunikationsbasisstation integriert werden, wie beispielsweise für Mobilfunknetze und drahtlose Kommunikation. Eine beispielhafte perspektivische Ansicht einer Basisstation 2000 ist in 25 dargestellt, die sowohl einen Sendemast 2002 als auch ein Elektronikgebäude 2004 beinhaltet. Der Sendemast 2002 kann eine Reihe von Antennen 2006 beinhalten, die typischerweise in unterschiedliche Richtungen zur Optimierung des Betriebs ausgerichtet sind, und die sowohl zum Empfangen als auch zum Senden von Mobilfunksignalen verwendet werden können, während das Elektronikgebäude 2004 elektronische Komponenten wie Filter, Verstärker usw. aufnehmen kann, die nachfolgend erläutert werden. Sowohl die Antennen 2006 als auch die elektronischen Komponenten können Ausführungsformen der offenbarten keramischen Materialien beinhalten.
  • 25 zeigt eine Basisstation. Die Basisstation kann eine Antenne beinhalten, die dazu ausgelegt ist, das Senden und/oder Empfangen von HF-Signalen zu ermöglichen. Solche Signale können von einem Sender-Empfänger erzeugt und/oder verarbeitet werden. Für die Übertragung kann der Sender-Empfänger ein Sendesignal erzeugen, das von einem Leistungsverstärker (PA) verstärkt und für die Übertragung durch die Antenne gefiltert (Tx-Filter) wird. Für den Empfang kann ein von der Antenne empfangenes Signal gefiltert (Rx-Filter) und durch einen rauscharmen Verstärker (LNA) verstärkt werden, bevor es an den Sender-Empfänger weitergeleitet wird. Im exemplarischen Kontext solcher Tx- und Rx-Pfade können Zirkulatoren und/oder Isolatoren mit einer oder mehreren hier beschriebenen Eigenschaften an oder in Verbindung mit z.B. dem PA-Kreis und dem LNA-Kreis implementiert werden. Die Zirkulatoren und Isolatoren können Ausführungsformen des hier offenbarten Materials beinhalten. Darüber hinaus können die Antennen die hier offenbarten Materialien beinhalten, so dass sie in höheren Frequenzbereichen arbeiten können.
  • 26 veranschaulicht die Hardware 2010, die im Elektronikgebäude 2004 verwendet werden kann, und kann die oben in Bezug auf 25 diskutierten Komponenten beinhalten. So kann beispielsweise die Hardware 2010 ein Basisstations-Subsystem (BSS) sein, das den Verkehr und die Signalisierung für die mobilen Systeme übernehmen kann.
  • 27 veranschaulicht weitere Einzelheiten der oben beschriebenen Hardware 2010. Konkret zeigt 27 einen Hohlraumfilter/Kombinierer 2020, der in die Basisstation integriert werden kann. Das Hohlraumfilter 2020 kann beispielsweise Bandpassfilter beinhalten, wie beispielsweise solche, die Ausführungsformen des offenbarten Materials beinhalten, und kann den Ausgabe von zwei oder mehr Sendern auf verschiedenen Frequenzen kombinieren.
  • 28 veranschaulicht eine Leiterplatte 3004, die eine Isolator/Zirkulator/Filter-Anordnung 3002 beinhalten kann und in die oben beschriebene Basisstation integriert werden kann.
  • Aus der vorstehenden Beschreibung ist ersichtlich, dass erfinderische Produkte und Ansätze für zusammengesetzte Mikrostreifen-Zirkulatoren/Isolatoren, Materialien und Herstellungsverfahren offenbart werden. Obwohl mehrere Komponenten, Techniken und Aspekte mit einem gewissen Grad an Besonderheit beschrieben wurden, ist es offensichtlich, dass viele Änderungen an den oben beschriebenen spezifischen Designs, Konstruktionen und Methodiken vorgenommen werden können, ohne von dem Grundgedanken und dem Umfang dieser Offenbarung abzuweichen.
  • Bestimmte Merkmale, die in dieser Offenbarung im Rahmen separater Implementierungen beschrieben werden, können auch in Kombination in einer einzigen Implementierung implementiert werden. Umgekehrt können verschiedene Features, die im Rahmen einer einzelnen Implementierung beschrieben werden, auch in mehreren Implementierungen einzeln oder in einer geeigneten Subkombination implementiert werden. Auch wenn Merkmale vorstehend als in bestimmten Kombinationen wirkend beschrieben werden können, können in einigen Fällen ein oder mehrere Merkmale aus einer beanspruchten Kombination aus der Kombination ausgeschlossen werden, und die Kombination kann als jede Unterkombination oder Variation einer Unterkombination beansprucht werden.
  • Während Verfahren in einer bestimmten Reihenfolge in den Zeichnungen dargestellt oder in der Beschreibung beschrieben werden können, müssen diese Verfahren nicht in der angegebenen Reihenfolge oder in sequentieller Reihenfolge ausgeführt werden, und alle Methoden müssen nicht ausgeführt werden, um wünschenswerte Ergebnisse zu erzielen. Andere Verfahren, die nicht dargestellt oder beschrieben werden, können in die exemplarischen Verfahren und Prozesse integriert werden. So können beispielsweise eine oder mehrere zusätzliche Verfahren vor, nach, gleichzeitig oder zwischen einer der beschriebenen Verfahren durchgeführt werden. Darüber hinaus können die Verfahren in anderen Implementierungen neu angeordnet oder neu geordnet werden. Auch die Trennung verschiedener Systemkomponenten in den oben beschriebenen Implementierungen sollte nicht so verstanden werden, dass eine solche Trennung in allen Implementierungen erforderlich ist, und es sei darauf hingewiesen, dass die beschriebenen Komponenten und Systeme im Allgemeinen zusammen in einem einzigen Produkt integriert oder in mehreren Produkten verpackt werden können. Darüber hinaus sind weitere Implementierungen im Rahmen dieser Offenbarung vorgesehen.
  • Bedingter Wortlaut, wie „kann“, „könnte“, „könnte unter Umständen“ oder „darf“, sofern nicht ausdrücklich anders angegeben, oder anderweitig im Rahmen des verwendeten Kontextes verstanden, soll im Allgemeinen vermitteln, dass bestimmte Ausführungsformen bestimmte Merkmale, Elemente und/oder Schritte beinhalten oder nicht beinhalten. Daher ist ein solcher bedingter Wortlaut im Allgemeinen nicht dazu bestimmt, darauf hinzudeuten, dass Merkmale, Elemente und/oder Schritte in irgendeiner Weise für eine oder mehrere Ausführungsformen erforderlich sind.
  • Konjunktiver Wortlaut wie der Satz „mindestens eine von X, Y und Z“, sofern nicht ausdrücklich anders angegeben, wird mit dem Kontext im Allgemeinen verstanden, um zu vermitteln, dass ein Element, ein Begriff usw. entweder X, Y oder Z sein kann. Somit ist eine solche konjunktive Sprache nicht allgemein dazu bestimmt, zu implizieren, dass bestimmte Ausführungsformen die Anwesenheit von mindestens einem von X, mindestens einem von Y und mindestens einem von Z erfordern.
  • Der hier verwendete Wortlaut hinsichtlich eines Ausmaßes, wie die Begriffe „ungefähr“, „über“, „allgemein“ und „im Wesentlichen“, wie er hier verwendet wird, stellt einen Wert, Betrag oder eine Eigenschaft dar, die dem angegebenen Wert, Betrag oder Merkmal nahe kommt und noch eine gewünschte Funktion erfüllt oder ein gewünschtes Ergebnis erzielt. So können sich beispielsweise die Begriffe „ungefähr“, „etwa“, „allgemein“ und „im Wesentlichen“ auf einen Betrag beziehen, der innerhalb von weniger als oder gleich 10% von, innerhalb von weniger als oder gleich 5% von, innerhalb von weniger als oder gleich 1% von, innerhalb von weniger als oder gleich 0,1% von und innerhalb von weniger als oder gleich 0,01% von dem angegebenen Betrag liegt. Wenn der angegebene Betrag 0 ist (z.B. keine, d.h. keinen aufweisend), können die oben genannten Bereiche spezifische Bereiche sein, und zwar nicht innerhalb eines bestimmten % des Wertes. Zum Beispiel, innerhalb von weniger als oder gleich 10 Gew./Vol. % von, innerhalb von weniger als oder gleich 5 Gew./Vol. % von, innerhalb von weniger als oder gleich 1 Gew./Vol. % von, innerhalb von weniger als oder gleich 0,1 Gew./Vol. % von und innerhalb von weniger als oder gleich 0,01 Gew./Vol. % des angegebenen Betrages.
  • Einige Ausführungsformen wurden im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen beschrieben. Die Figuren sind maßstabsgetreu gezeichnet, aber ein solcher Maßstab sollte nicht einschränkend sein, da andere Dimensionen und Proportionen als die dargestellten in Betracht gezogen werden und im Rahmen der offenbarten Erfindungen liegen. Abstände, Winkel usw. sind lediglich veranschaulichend und stehen nicht unbedingt in einem genauen Zusammenhang mit den tatsächlichen Abmessungen und dem Layout der abgebildeten Geräte. Komponenten können hinzugefügt, entfernt und/oder neu angeordnet werden. Darüber hinaus kann die Offenlegung eines bestimmten Merkmals, Aspekts, Verfahrens, einer Eigenschaft, eines Merkmals, einer Eigenschaft, einer Qualität, eines Attributs, eines Elements oder dergleichen in Verbindung mit verschiedenen Ausführungsformen in allen anderen hier dargelegten Ausführungsformen verwendet werden. Darüber hinaus wird anerkannt, dass alle hier beschriebenen Verfahren mit jeder Vorrichtung in der Praxis umgesetzt werden können, die für die Durchführung der angegebenen Schritte geeignet ist.
  • Während eine Anzahl von Ausführungsformen und Variationen davon im Detail beschrieben wurden, werden andere Modifikationen und Verfahren der Verwendung derselben für Durchschnittsfachleute in dem technischen Gebiet offensichtlich sein. Dementsprechend sei darauf hingewiesen, dass verschiedene Anwendungen, Modifikationen, Materialien und Ersetzungen von Äquivalenten vorgenommen werden können, ohne von der einzigartigen und erfinderischen hier angegebenen Offenbarung oder dem Umfang der Ansprüche abzuweichen.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Claims (20)

  1. Verbundmaterial zur Verwendung als Hochfrequenzkomponente, umfassend: einen Stab (102) mit einem magnetischen Granatmaterial; und einen Ring (104), der den Stab (102) umgibt und aus einem Scheelitmaterial mit einer Brenntemperatur von 950°C oder darunter gebildet ist.
  2. Verbundmaterial nach Anspruch 1, wobei das Scheelitmaterial die chemische Formel Li0,05Bi0,95Mo0,1V0,9O4 aufweist.
  3. Verbundmaterial nach Anspruch 1, wobei das Scheelitmaterial die chemische Formel Bi1-2x-zRzM'xV1-xM"xO4 aufweist, R ein Seltenerdenlement La, Ce, Pr, Sm, Nd, Gd, Dy, Tb, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Y oder Sc ist, M' Li, Na oder K ist und M" Mo oder W ist.
  4. Verbundmaterial nach Anspruch 1, wobei das Scheelitmaterial die chemische Formel (Na,Li)0,5xBi1-0,5x(Mo,W)xV1-xO4aufweist und x zwischen 0 und 0,5 liegt.
  5. Verbundmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Scheelitmaterial zwischen 1 und 10 Gew.-% Aluminiumoxid beinhaltet.
  6. Verbundmaterial nach Anspruch 5, wobei das Scheelitmaterial zwischen 2 und 6 Gew.-% Aluminiumoxid beinhaltet.
  7. Verbundmaterial nach Anspruch 1, wobei das Scheelitmaterial BiVO4 beinhaltet.
  8. Verbundmaterial nach Anspruch 1, wobei das Scheelitmaterial (Na0,35Bi0,65)(Mo0,7V0,3)O4 beinhaltet.
  9. Verbundmaterial nach Anspruch 1, wobei das Scheelitmaterial (Na0,2Bi0,8)(Mo0,4V0,6)O4 beinhaltet.
  10. Verfahren (300) zum Bilden eines Verbundmaterials zur Verwendung als Isolator oder Zirkulator in einer Hochfrequenzvorrichtung (12), umfassend die folgenden Schritte: Bereitstellen (302) eines Stabs (102) mit einem magnetischen Granatmaterial; Bereitstellen (304) eines äußeren Rings (104) mit einem Scheelitmaterial mit einer Scheelitkristallstruktur und mit einer Brenntemperatur von 950°C oder darunter; Einbringen (306) des Stabs (102) innerhalb einer Öffnung in dem äußeren Ring (104); und Mitbrennen (308) des äußeren Rings (104) und des Stabs (102) zusammen bei einer Temperatur von 950°C oder darunter, um den äußeren Ring (104) um eine Außenfläche des Stabs (102) aus magnetischem Granatmaterial ohne Verwendung von Klebstoff oder Kleber zu schrumpfen und ein Verbundmaterial zu bilden.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, wobei das Scheelitmaterial des äußeren Rings (104) die chemische Formel Li0,05Bi0,95Mo0,1V0,9O4 aufweist.
  12. Verfahren nach Anspruch 10, wobei das Scheelitmaterial die chemische Formel Bi1-2x-zRzM'xV1-xM"xO4 aufweist, R ein Seltenerdenlement La, Ce, Pr, Sm, Nd, Gd, Dy, Tb, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Y oder Sc ist, M' Li, Na oder K ist und M" Mo oder W ist.
  13. Verfahren nach Anspruch 10, wobei das Scheelitmaterial die chemische Formel (Na,Li)0,5xBi1-0,5x(Mo,W)xV1-xO4aufweist und x zwischen 0 und 0,5 liegt.
  14. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, wobei das Scheelitmaterial zwischen 1 und 10 Gew.-% Aluminiumoxid beinhaltet.
  15. Verfahren nach Anspruch 14, wobei das Scheelitmaterial zwischen 2 und 6 Gew.-% Aluminiumoxid beinhaltet.
  16. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 15, wobei der magnetische Granatmaterialstab Bi, Ca, Zr, Y, Fe und O beinhaltet.
  17. Verfahren nach Anspruch 10, wobei das Scheelitmaterial BiVO4 beinhaltet.
  18. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 17, ferner umfassend das Schneiden (312) des Verbundmaterials.
  19. Hochfrequenz-Isolator oder -Zirkulator, umfassend: einen Stab (102) mit einem magnetischen Granatmaterial; und einen Ring (104), der den Stab (102) umgibt und aus einem Scheelitmaterial mit einer Brenntemperatur von 950°C oder darunter gebildet ist.
  20. Hochfrequenz-Isolator oder -Zirkulator nach Anspruch 19, wobei sich der Ring (104) während des Brennvorgangs im Durchmesser um den magnetischen Granatmaterialstab (102) herum reduziert, so dass kein Klebstoff zum Verbinden des Rings (104) mit dem magnetischen Granatmaterialstab (102) verwendet wird.
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