电场磁场可调频宽带微波谐振滤波器的基础研究

Tunable filter is the key device of the future signal processing technology, which will do great contribution to the domestic economy and social development. This project aims to (1) develop YIG thick films, Terfenol-D and PZT thin films adopting liquid phase epitaxy and radio frequency magnetron sputtering technique, with both the magnetic and piezoelectric properties of the films studied; (2) investigate the hybrid fabrication process technique of multilayer thick-thin films, prepare GGG/YIG/Terfenol-D/PZT/metal electrode multilayer films on GGG substrate, and study the magnetoelectric effect and magnetic exchange coupling effect of these films; (3) finally make into the bandwidth extended microwave filter using magnetic field and electric field tunable multilayer thick-thin film structure resonator, so as to fulfill the technical criteria of 4-10GHz operation frequency and 50MHz bandwidth..The research results of the project can be applied to high frequency multiband and brandband wireless communication, frequency-hopping communication, radar and electronic countermeasure systems, etc. The research contents involve magnetism, dielectrics physics and their interdisciplinary subject. For frontier scientific research on magnetoelectric effect, magnetic coupling effect and the development of future signal processing technology, the success of this project will be of great scientific significance.

可调滤波器是未来信号处理技术中必不可少的器件，对国民经济及社会发展起着重要的作用。本项目拟通过研究液相外延、射频磁控溅射技术，研制出液相外延YIG厚膜、射频磁控溅射沉积Terfenol-D和PZT薄膜，研究其磁性能、压电性能；研究多层薄、厚膜的混合制备工艺技术，在GGG基片上，制备出GGG/YIG/Terfenol-D/PZT/金属电极的多层薄、厚膜结构，并研究其磁电效应、磁交换耦合作用；设计、试制成功磁场、电场可调谐多层薄、厚膜结构谐振器，并构建微波滤波器，拓展其带宽，实现工作频率在4－10GHz之间和带宽达到50MHz的技术指标。项目的研究成果可用于高频多带和宽带无线通讯、跳频通讯、雷达以及电子对抗等系统，其研究内容涉及磁学、电介质物理学及其学科交叉。项目的完成对多层薄、厚膜的磁电效应、磁交换耦合等前沿科学问题的深入研究和未来信号处理技术的发展都具有重要的科学意义。

可调滤波器是未来信号处理技术中必不可少的器件，对国民经济及社会发展起着重要的作用。.本项目完成了在磁交换耦合作用和磁电效应作用下，电场、磁场对多层厚薄膜（GGG基片/YIG厚膜/Terfenol-D薄膜/PZT薄膜/电极薄膜）谐振器谐振频率、谐振频率漂移的理论分析，讨论了各层厚薄膜的厚度匹配关系，设计了电场磁场可调频微波滤波器并研究了其性能；完成了射频磁控溅射沉积制备Terfenol-D薄膜、PZT薄膜和金属电极薄膜，研究了各层薄膜的微观结构、磁性能或压电性能；研究了多层厚薄膜（GGG基片/YIG厚膜/Terfenol-D薄膜/PZT薄膜/电极薄膜）电场磁场可调频谐振器的制备工艺以及4-10 GHz微带线换能器的研制工艺和电场磁场可调频滤波器的装配工艺，研制成功电场磁场可调频滤波器，完成了电场磁场可调频滤波器的性能测试。.研究结果表明：在多层厚薄膜结构构建的微波滤波器中，GGG基片/YIG厚膜/Terfenol-D薄膜/PZT薄膜/电极薄膜结构可以通过Terfenol-D薄膜层增强YIG/PZT的磁电效应，可拓展其电调频带宽，可实现磁调工作频率在4－10GHz之间和电调带宽达到50MHz的性能。同时，项目组成员参加了两届国内同领域会议并作会议报告；搭建了三套与项目相关参数测试的测试系统（磁性材料综合参数测量系统、压电材料综合参数测量系统和压电材料极化数据采集系统）；拓展相关理论研究申请完成了学校创新基金1项和中国航天支撑技术基金1项，发表各类论文6篇，申请专利1项，培养博士研究生1人，硕士研究生12人，达到了项目预期目标。.项目的研究成果可用于高频多带和宽带无线通讯、跳频通讯、雷达以及电子对抗等领域，其研究内容涉及磁学、电介质物理学及其学科交叉，项目完成的多层薄厚膜的磁电效应、磁交换耦合等内容对前沿磁电效应等科学问题的深入研究和未来信号处理技术的发展都具有重要的科学意义。