摘要：本文首先对5G通信的发展技术需求进行分析，之后对微波铁氧体材料的应用展开研究，希望可以为同类型工程提供一定的参考。 关键词：微波铁氧体材料；5G通信；应用
引言：
伴随着无线通信技术、网络技术的迅速发展，无线通信技术的使用在人们的日常生活中无处不在。随着无线网络、物联网技术等大量无线通讯技术的广泛应用，促使无线通讯科技全面迈入5G阶段，其中移动网络、物联网技术和无线通信技术的商业应用的迅速发展，是推动中国移动5G技术发展的主要推动力。在二零一八年提出的"新基建"构想已经成为中国经济发展的关键，到了二零一九年党中央再次强调“新基建”内容有5G建设、特高压、大数据中心、人工智能等多个领域。其中5G建设不单单是一项建设工程，还是一种技术创新，5G建设涵盖的领域也相对较多，如芯片、天线、、仪器仪表等，以此让5G拥有了广阔的市场前景。随着5G新基建的建设，在一定程度上带动了微波铁氧体材料的发展，对此，本文主要围绕微 波铁氧体材料的应用进行探讨，希望能够将微波铁氧体材料的技术优势予以充分发挥，以此来适应5G新基建的建设需求，从而使其在激烈的市场竞争中占据一席之地。
一、5G通信
（一）发展5G的必要性
4G将改变生命，5G将改造社会。5G技术将揭开中国数字经济的新篇章，将促进中国经济与社会全面转型，为电子行业转型升级和经济与社会高质量发展带来强劲动能。表现在：(1)社会信息流通的主动脉。5G更高速、更安全、更海量服务信息的能力，将极大推动了人与人、人与物、物与物的联系互联，并促进了人流、物流、资金流、信息流的整合运用、合理安排和有效合作，有效提升全要素生产力。(2)行业改造提升的加速器。5G等新兴技术和实体企业深度结合，将促进智慧互联、云网融会贯通整个行业发展过程，促进数字化、网络化、智能化转型，全面释放大数字技术对经济社会发展的释放、叠加、倍增功能。(3)构筑智慧社区的创新基础。5G将进一步释放新信息通讯技术的乘数效应，进一步拓展信息技术空间，重新焕发技术活力，助力形成融传播、运算、认知于一身的新型智能基础设施，有效支持人类对社会数据的多维度收集、海量计算与实时处理。
（二）5G的组网特征与应用场景
首先，组网特征：一是5G独立组网，采用端到端的5G网络架构，从终端、无线新空口到核心网都采用5G相关标准，支持5G各类接口，实现5G各项功能，提供5G类服务。二是5G非独立组网法，是指将LTE和5G之间采用双连接技术实现联合组网的方法，亦称为LTE和5G间的紧密耦合。LTE系统中使用双链路时，将数据从核心网层和PDCP层进行分离后，由用户数据流层经由几个天馈线同时传输给终端用户。而联合组网时，在核心网层和无线网都具有多个选择。
其次，应用场景。一是“增强移动宽带”，就是以人为中心的应用场景，集中表现为超高的传输数据速率，广覆盖下的移动性保证等。未来数年，用户数据流量将继续呈现出爆发式增长，其服务形式也将以视频居多，在5G的技术支持下，用户将能够轻松获得在线2k/4k视频和VR/AR视频，同时用户的体验速度也可提高至1Gbps，峰值速度甚至达到10Gbps。二是“高可靠低时延连接”。在此场景下，连接时延要达到1ms级别，而且要支持高速移动情况下的高可靠性连接。这一领域将主要面对汽车互联、工业自动化、远程医疗和特殊领域，而车互联市场潜力巨大，在5G时代这个蛋糕将超过六千亿元，而通信模块将在里面占
比达到百分之十，这些应用的稳定性要求都极高。三是"海量物联",5G庞大的接入能力将有助于迅速推动各个垂直产业的深入融合。万物互联下，人类的生存方式或将出现颠覆性的改变。这一情景下，由于数据传输速率较低且对时延并不敏感，连接覆盖日常生活的方方面面，终端成本更低廉，电池寿命更长且安全性也更高。
（三）5G通信的发展要求
2019年10月31日，在2019中国国际信息通信展览会开幕式上，工信部与中国电信、中国联通、中国移动、中国铁塔共同宣布启动5G商用，我国正式进入5G商用时代。5G技术具有高速率、广连接、低时延三大特征，通信速度是4G网络的10倍以上，每平方公里连接100万终端，通信时延为4G的十分之一。5G业务并不是个人终端，而是工业、医疗、AI等领域，如自动驾驶、远程手术。
热转印烤杯机5G通信技术是一项新型的科学技术，作为现阶段最顶端的通信技术的象征，它通过应用最为先进的网络技术来提高频谱利用率，还能在一定程度上满足人们对于网络速度、通信功能的要求，进而对人们以往的生活方式加以改变。通过研究未来移动通信网络中的通信场景能够发现，未来的移动通信网络将会向人们的居住场所、工作场所、休闲场所等提供服
务，因为场景的不同，使得移动通信所具备的特征也存在差异，比方说链接数密度高、时延低、流量密度高、移动性高等。5G建设的产业链会推动诸多有关产业的大力发展，例如终端产业、网络产业、产业等，而每项产业将会促进有关的细分产业飞速发展，如芯片产业会带动终端芯片、芯片的发展，终端会带动摄像头、扬声器的发展。另外，网络建设过程中网络优化软件必不可少，5G网络中除需要光纤、光传输设备外，还应该合理嵌入网络防护工具、网络安全检测工具等。
二、微波铁氧体材料的研究现状
微波铁氧体，又称为旋磁铁氧体，是在频率100MHz-100GHz作为旋磁介质使用的高电阻率磁性材料，具有法拉第旋转、非互易、铁磁共振和场移等物理效应。按晶体结构分为石榴石型、尖晶石型、磁铅石型（亦称六角晶系），其中，石榴石型、尖晶石型两类微波铁氧体在通信网络中应用最为广泛。
石榴石型铁氧体化学通式R3Fe5O12，具有铁磁共振线宽窄、介电损耗低的特点，但因其饱和磁化强度低于1970 Gs，只适用于X频段以下器件。
尖晶石型铁氧体化学通式MFe2O4，饱和磁化强度高达5200 Gs，适用于X频段以上及毫米波器件，但旋磁共振线宽较大。
磁铅石型铁氧体基本结构由S（MFe4O新型燃气炉8）、R（MFe6O11）、T（M2Fe8O14）基本层堆垛形成，具有独特的高各向异性场，可取代外加永磁体制作成自偏置环行器，但旋磁共振线宽大。
（一）石榴石型微波铁氧体
上世纪50年代，法国波特勒（Parthenet）、美国盖勒（Geller）分别独立发现具有亚铁磁性的石榴石型铁氧体。六十年代，铟取代钇铁石榴石制备窄线宽材料的发现，带动了整个七十年代并延续到八十年代的窄线宽材料研发热潮，带来了至今仍大量应用的多晶窄线宽石榴石铁氧体材料。九十年代以后，研究兴趣转向叠层片式器件所需的适用于流延工艺低温共烧石榴石材料的研究。[6]韩志全. 微波铁氧体介电常数研究进展及回顾[J].磁性材料及器件,2019,50(01):61-72.
近年来，为适应通信网络中微波器件/组件小型化发展趋势，高介电常数石榴石型铁氧体成
为新的研究热点。2014、2016年美国Trans Tech公司公开两个美国专利，较系统地研究了铋石榴石铁氧体的配方、工艺和性能。其中，不含稀土钇、分子式为Bi1.4Ca1.6Zr0.55媒体播放V0.525Fe3.925O12的铋石榴石具有介电常数27、旋磁共振线宽12 Oe、磁饱和强度1150 Gs、居里温度160℃，具有最佳综合性能的高介电常数石榴石型微波铁氧体。[7]Cruickshank D B, Effective substitution for rare earth metals composition and materials for electronic appllications [P]. US Patent: 8 696 925 B2, 2014-04-15.[8] Cruickshank D B,et al. Rare earth reduced garnet systems and related microwave application [P]. US Patent:9 263 175 B2, 2016-02-16.航天科工23所、中电科9所等国内单位高介电常数铋石榴石铁氧体材料已逐步商用，材料的典型电磁性能见表1。
表1 高介电常数石榴石型铁氧体的电磁性能
研制单位 | 4πMs (Gs) | 共振线宽 (Oe) | 介电常数 | 介电损耗tanδ(×10-4) | 居里温度 (℃) |
美国Trans Tech公司 | 1850±5% | 超高压食品 ≤23电梯应急装置 | 31 | ≤5 | 180 |
1140±5% | ≤17 | 27 | ≤5 | 175 |
航天科工23所 | 1930±5% | ＜60 | 22.3 | ＜6 | 280 |
1130±5% | ＜40 | 25 | ＜6 | 220 |
中电科9所 | 1950±5% | ≤25 | 20 | ≤2 | 220 |
1850±5% | ≤25 | 20 | ≤2 | 200 |
1200±5% | ≤30 | 28 | ≤2 | 190 |
乙酸正丁酯的制备八九九科技 | 1150±5% | ≤40 | 27 | ≤4 | 200 |
| | | | | |
应用在5G通信中的环行器，一般要求低损耗、低时延、高功率、宽温使用等综合性能，基于已有微波铁氧体针对性开发也是5G产业链相关企业近年重点材料研发方向。
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