用于宽带网络的MnZn高磁导率芯材及器件研究

论文摘要

随着网络技术和数据通信技术的飞速发展，如何实现无源器件的小型化、宽频化和宽温度特性已成为信息传输的关键问题。本论文正是针对这一趋势和需求选题进行研究的。本文首先对于应用在宽带网络领域的MnZn高磁导率芯材进行了研究。采用新型的氧化物法工艺制备高磁导率的MnZn软磁铁氧体。以高纯度的Fe2O3、Mn3O4，和ZnO为原料，经过球磨、预烧、造粒、成型、烧结等工艺，得到标准样环并测试其磁性能参数。重点研究了预烧温度、烧结温度、烧结气氛以及添加剂对高磁导率MnZn铁氧体材料磁性能参数的影响。通过研究发现，预烧温度对最终烧结温度和材料磁性能有很大影响；合适的烧结气氛能够显著的改善高磁导率MnZn铁氧体材料的磁性能；P2O5能够改善铁氧体材料的显微结构，促进晶粒生长；MoO3和CaCO3的掺入能够促进晶粒长大，提高MnZn铁氧体材料起始磁导率，改善材料频率特性，同时气孔率也会增加。通过大量实验研究，主要在提高起始磁导率、改善频率特性、抗谐波失真方面取得进展，从而改善了材料在网络、通信领域应用的性能。最终达到如下指标：μi≥10000，Bs≥380mT（10KHz，25℃，800A／m），ηB≤0.2×10-3／T（10KHz，25℃，1.5～3mT），Tc≥120℃，fr≥400KHz。其次，采用研制的高导MnZn铁氧体材料进行了ADSL宽带变压器的设计研究，对影响网络变压器性能的磁导率、绕组匝数、磁感应强度、气隙大小等参数进行了讨论和分析。并且利用EPX7型磁芯设计出了满足要求的网络变压器，ADSL变压器在中频范围内插损小于0.5dB，谐波失真满足80dB的要求。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 前言
• 1.1 引言
• 1.2 国内外发展动态和趋势
• 1.3 本课题研究的意义及目的
• 第二章 高导MnZn铁氧体理论基础及制备工艺
• 2.1 MnZn铁氧体基础理论
• 2.1.1 晶体结构
• 2.1.2 MnZn铁氧体亚铁磁性的来源
• 2.2 高导MnZn铁氧体材料的主要性能参数分析
• 2.2.1 起始磁导率
• 2.2.2 磁损耗与品质因数
• 2.2.3 截止频率
• 2.2.4 磁滞系数
• 2.2.5 居里温度
• 2.3 MnZn高导铁氧体材料制备工艺
• 2.3.1 原料选择
• 2.3.2 计算、配料
• 2.3.3 一次球磨
• 2.3.4 预烧
• 2.3.5 二次球磨
• 2.3.6 造粒
• 2.3.7 成型
• 2.3.8 烧结
• 2.3.8.1 烧结设备
• 2.3.8.2 烧结工艺的选择
• 2.3.8.3 烧结气氛
• 2.3.9 测试
• 2.4 本章小结
• 第三章 MnZn高磁导率软磁材料实验研究
• 3.1 ZnO对配方的影响
• 3.2 预烧温度对材料磁性能的影响
• 3.3 球磨对材料磁性能的影响
• 3.3.1 球磨介质对材料磁性能的影响
• 3.3.2 球磨时间对材料磁性能的影响
• 3.4 添加剂的影响
• 2O₅对材料磁性能的影响'>3.4.1 P₂O₅对材料磁性能的影响
• 3对材料磁性能的影响'>3.4.2 MoO₃对材料磁性能的影响
• 3和CaCO₃对材料磁性能的影响'>3.4.3 MoO₃和CaCO₃对材料磁性能的影响
• 2O₃对材料磁性能的影响'>3.4.4 Bi₂O₃对材料磁性能的影响
• 3、CaCO₃和Bi₂O₃对材料磁性能的影响'>3.4.5 MoO₃、CaCO₃和Bi₂O₃对材料磁性能的影响
• 3.5 烧结对磁性能的影响
• 3.5.1 烧结温度对材料磁性能的影响
• 3.5.1.1 烧结温度对未掺杂样品的影响
• 3和CaCO₃样品的影响'>3.5.1.2 烧结温度对掺入MoO₃和CaCO₃样品的影响
• 3和CaCO₃、Bi₂O₃样品的影响'>3.5.1.3 烧结温度对掺入MoO₃和CaCO₃、Bi₂O₃样品的影响
• 3.5.2 烧结气氛对材料磁性能的影响
• 2O₅的样品的影响'>3.5.2.1 气氛对掺P₂O₅的样品的影响
• 3的样品的影响'>3.5.2.2 气氛对掺MoO₃的样品的影响
• 3和CaCO₃的样品的影响'>3.5.2.3 气氛对掺MoO₃和CaCO₃的样品的影响
• 3.6 本章小结
• 第四章 宽带网络变压器原理及实验研究
• 4.1 变压器在通讯网络中的应用
• 4.2 ADSL宽带网络变压器应用背景
• 4.3 ADSL宽带网络变压器原理
• 4.3.1 ADSL变压器等效电路分析
• 4.3.2 ADSL变压器参数分析
• 4.4 通信变压器的总谐波失真（THD）
• 4.4.1 变压器谐波失真产生
• 4.4.2 THD与磁芯的关系
• a）'>4.4.3 谐波失真因子（THD/μ_a）
• 4.5 ADSL变压器设计
• 4.5.1 通信变压器设计过程
• 4.5.1.1 变压器匝数确定
• 4.5.1.2 变压器磁芯电感因子确定
• 4.5.1.3 磁芯气隙长度的确定
• 4.5.1.4 绕线线径的确定
• 4.5.1.5.绕线方式的确定
• 4.5.2 变压器实验研究
• 4.5.2.1 相同B时,气隙不同时变压器研究
• i不同时变压器实验研究'>4.5.2.2 相同气隙,μ_i不同时变压器实验研究
• 4.5.2.3 相同磁芯,不同B时变压器实验研究
• 4.6 本章小结
• 第五章 结论
• 致谢
• 参考文献
• 在学期间所取得的研究成果