초록
본 연구에서는 Ca와 Sn이 치환된 YIG(Yttrium Iron Garnet)계 세라믹 자성체에서 Fe자리의 일부를 Al 치환한 자성체를 제조하고 스트립라인 서큘레이터를 설계한 후, 마이크로파대 서큘레이터를 구현하고 특성을 평가하였다. Al의 치환량에 따른 Ca와 Sn이 치환된 YIG 세라믹 자성체의 전기적, 자기적 및 마이크로파 특성을 측정한 결과, 마이크로파대에서 유전율($\varepsilon$')과 투자율($\mu$')은 각각 15.623, 0.972이었다. $Y_{2.4}Ca_{0.3}Sn_{0.3}Fe_{5-x}Al_xO_{12}$의 조성을 가진 자성체를 $1450^{\circ}C$에서 소결 제조한 결과, 페리자성 공명선폭($\Delta{H}$)이 42 Oe이고 포화자화가 487 G인 세라믹 자성체를 제조할 수 있었다. 3차원 유한요소법을 이용한 소프트웨어로 스트립라인 서큘레이터를 시뮬레이션하였으며, 중심주파수 1.9GHz 에서 삽입손실 0.8 dB, 반사손실 25 dB, 격리도 35 dB인 서률레이터를 설계하였다. 제조된 세라믹 자성체를 이용하여 중심주파수 1.9 GHz에서 삽입손실 0.869 dB, 반사손실 26.955 dB, 격리도 44.409 dB인 마이크로파용 서큘레이터를 제작할 수 있었다.
In this paper, Ca, Sn substitute YIC(Yttrium Iron Garnet) ceramics were fabricated with Al substitutions in Fe sites. The strip-line circulator was designed and the properties of fabricated ciculator were measured. When the electric, magnetic and microwave properties were measured in Ca, Sn substituted YIG with Al subsititions, the relative permittivity and perfmeability in microwave frequencies were 15.623 and 0.972, repectively. For $Y_{2.4}Ca_{0.3}Sn_{0.3}Fe_{5-x}Al_xO_{12}$ garnet ceramics sintered at $1450^{\circ}C$, the ferrimagnetic resonance line width $\Delta{H}$) of 42 Oe and the saturation magnetization of 487 G were measured at 10 GHz. The strip-line circulator was simulated with 3-D FEM(Finite Element Method) software and designed to have insertion loss of 0.8dB, return loss of 25dB, isolation of 35dB at the center frequency of 1.9GHz. The fabricated strition loss of 0.8B, reture loss of 25dB, isolation of 35dB at the center frequency of 1.9GHz. The fabricated strip-line junction circulator using above YIG ceramics had insertion loss of 0.869dB, return loss of 26.955dB, isolation of 44.409dB at the center frequency of 1.9GHz.
