陳曉輝+劉歡歡

摘 要 針對高頻薄膜噪聲抑制器進行了HFSS有限元仿真，根據(jù)LLG方程計算了塊狀薄膜計及退磁因子和渦流損耗的磁導(dǎo)率，分析了薄膜各向異性對噪聲抑制頻率和噪聲抑制效果的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)當(dāng)薄膜易軸方向由垂直方向轉(zhuǎn)變?yōu)樗椒较驎r，共振頻率從1.5 GHz提高到了4 GHz，而功率損耗Ploss/Pin也有明顯的提高。

關(guān)鍵詞 噪聲抑制薄膜；垂直各向異性；水平各向異性；共振頻率

中圖分類號：TN03 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）09-0044-01

隨著電子設(shè)備往微型化、高頻化、集成化、功能化方向發(fā)展，電磁兼容問題變得越來越嚴(yán)峻。在使用高頻微波集成器件的過程中，電磁環(huán)境會變得越來越復(fù)雜，設(shè)備的電磁兼容性要求越來越高，抗電磁干擾（EMI）成為一個備受矚目的課題[1]。在集成的條件下采用特殊材料制作的抗EMI元器件成為未來電磁兼容發(fā)展的一個重要方向[2]。將高頻磁性薄膜應(yīng)用在半導(dǎo)體元器件和微波電路旁邊可以對高頻噪聲信號進行有效的吸收抑制[3]。經(jīng)過不過的探索和實驗，至今已經(jīng)取得了優(yōu)異的成果。人們針對薄膜噪聲抑制器采用HFSS有限元仿真手段進行了廣泛的研究，主要針對薄膜三圍尺寸、薄膜電阻、介電常數(shù)這三個方面[4]，本文章將針對薄膜的各向異性場對噪聲抑制效果的影響這一方面進行仿真分析。功率損耗可以通過公式Ploss/Pin=

1-（|S21|2+|S11|2）計算得出。

1 仿真模型的建立與結(jié)果分析

我們采用坡莫合金薄膜來進行仿真，它的參數(shù)為：飽和磁化強度Ms=800000 Am-1，各向異性常數(shù)Hk=500 Am-1，阻尼系數(shù)α=0.015，回旋磁力比為γ=0.2 MHz m/A，薄膜橫向有效磁導(dǎo)率（難軸磁導(dǎo)率）可以根據(jù)LLG方程計算得出，HFSS仿真模型為微帶線上放置一塊磁性薄膜來完成。經(jīng)實驗研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)磁體被磁化時，存在一個比較容易磁化的方向和一個比較難磁化的方向，這是由于磁體在磁性上是各向異性的，在易磁化軸方向上，磁晶各向異性能最小，在難磁化軸上，磁晶各向異性能最大，各向異性場的方向?qū)⒂绊懕∧﹄姶艌龅母袘?yīng)，進而影響薄膜的噪聲抑制效果。本小結(jié)將根據(jù)此研究薄膜易磁化軸方向?qū)Ρ∧ぴ肼曇种菩Ч挠绊?，仿真時分別設(shè)定薄膜的易磁化軸分別沿著薄膜垂直方向和水平方向，這個可以通過HFSS軟件設(shè)定薄膜內(nèi)各個方向的張量磁導(dǎo)率以及薄膜內(nèi)的磁化方向來得到。

從圖1可以看到當(dāng)薄膜易軸沿著垂直方向時，鐵磁共振頻率在1.5 GHz左右，而當(dāng)薄膜易軸沿著水平方向時，鐵磁共振頻率達到了4 GHz，頻率有了明顯的提高。而功率損耗在易軸沿著水平方向時也得到了明顯的提高這說明了當(dāng)薄膜易軸沿著水平膜面時比沿著垂直膜面時具有更好的抑制效果。

2 結(jié)論

高頻磁性薄膜在抗EMI領(lǐng)域發(fā)揮了越來越重要的作用，前面的文獻中發(fā)現(xiàn)薄膜的三維尺寸和薄膜電阻對噪聲抑制器的噪聲抑制效果有明顯的影響，本篇文章采用HFSS仿真手段針對薄膜的各向異性進行了仿真分析，研究發(fā)現(xiàn)水當(dāng)薄膜的易軸方向由垂直于膜面轉(zhuǎn)化為平行于膜面時，噪聲抑制頻率有了明顯的提高，相應(yīng)的噪聲抑制幅度Ploss/Pin也有明顯的提高，這對于高頻噪聲抑制薄膜的制備有重要的啟發(fā)。

參考文獻

[1]王添文，李子森，王升.電磁干擾噪聲抑制片應(yīng)用介紹[J].電源技術(shù)，2008（208）：59-60.

[2]Pedram Khalili Amiri.Magnetic Materials and Devices for Integrated Radio-Frequency Electronics，sharif University of Technology，2008.

[3]Shigeyoshi YoshidacMitsuharu Sato.Permeability and electromagnetic-interference characteristics of Fe-Si-Al alloy flakes-polymer composite . J Appl Phys， 1999， 85（4636）.

[4]Sun-Tae Kim， Gi-Bong Ryu， Sung-Soo Kim. Conduction noise attenuation by Fe3O4 thin films attachedon microstrip line. J Appl Phys， 2006， 99（08M919）：1-3.

[5]Shigehiro Ohnuma， Hideaki Nagura. Noise Suppression Effect of Nanogranular Co Based Magnetic Thin Films at Gigahertz Frequency. IEEE Trans Magn， 2004， 40（4）：2712-2715.

[6]Kaori Maruta， Masaya Sugawara， et al. Analysis of Optimum Sheet Resistance for Integrated Electromagnetic Noise Suppressors. IEEE Trans Magn，2006，42（10）：3377-3381.

作者簡介

陳曉輝，山東濰坊人，碩士在讀，電子科技大學(xué)微電子與固體電子學(xué)院，電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)。endprint

摘 要 針對高頻薄膜噪聲抑制器進行了HFSS有限元仿真，根據(jù)LLG方程計算了塊狀薄膜計及退磁因子和渦流損耗的磁導(dǎo)率，分析了薄膜各向異性對噪聲抑制頻率和噪聲抑制效果的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)當(dāng)薄膜易軸方向由垂直方向轉(zhuǎn)變?yōu)樗椒较驎r，共振頻率從1.5 GHz提高到了4 GHz，而功率損耗Ploss/Pin也有明顯的提高。

關(guān)鍵詞 噪聲抑制薄膜；垂直各向異性；水平各向異性；共振頻率

中圖分類號：TN03 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）09-0044-01

隨著電子設(shè)備往微型化、高頻化、集成化、功能化方向發(fā)展，電磁兼容問題變得越來越嚴(yán)峻。在使用高頻微波集成器件的過程中，電磁環(huán)境會變得越來越復(fù)雜，設(shè)備的電磁兼容性要求越來越高，抗電磁干擾（EMI）成為一個備受矚目的課題[1]。在集成的條件下采用特殊材料制作的抗EMI元器件成為未來電磁兼容發(fā)展的一個重要方向[2]。將高頻磁性薄膜應(yīng)用在半導(dǎo)體元器件和微波電路旁邊可以對高頻噪聲信號進行有效的吸收抑制[3]。經(jīng)過不過的探索和實驗，至今已經(jīng)取得了優(yōu)異的成果。人們針對薄膜噪聲抑制器采用HFSS有限元仿真手段進行了廣泛的研究，主要針對薄膜三圍尺寸、薄膜電阻、介電常數(shù)這三個方面[4]，本文章將針對薄膜的各向異性場對噪聲抑制效果的影響這一方面進行仿真分析。功率損耗可以通過公式Ploss/Pin=

1-（|S21|2+|S11|2）計算得出。

1 仿真模型的建立與結(jié)果分析

我們采用坡莫合金薄膜來進行仿真，它的參數(shù)為：飽和磁化強度Ms=800000 Am-1，各向異性常數(shù)Hk=500 Am-1，阻尼系數(shù)α=0.015，回旋磁力比為γ=0.2 MHz m/A，薄膜橫向有效磁導(dǎo)率（難軸磁導(dǎo)率）可以根據(jù)LLG方程計算得出，HFSS仿真模型為微帶線上放置一塊磁性薄膜來完成。經(jīng)實驗研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)磁體被磁化時，存在一個比較容易磁化的方向和一個比較難磁化的方向，這是由于磁體在磁性上是各向異性的，在易磁化軸方向上，磁晶各向異性能最小，在難磁化軸上，磁晶各向異性能最大，各向異性場的方向?qū)⒂绊懕∧﹄姶艌龅母袘?yīng)，進而影響薄膜的噪聲抑制效果。本小結(jié)將根據(jù)此研究薄膜易磁化軸方向?qū)Ρ∧ぴ肼曇种菩Ч挠绊?，仿真時分別設(shè)定薄膜的易磁化軸分別沿著薄膜垂直方向和水平方向，這個可以通過HFSS軟件設(shè)定薄膜內(nèi)各個方向的張量磁導(dǎo)率以及薄膜內(nèi)的磁化方向來得到。

從圖1可以看到當(dāng)薄膜易軸沿著垂直方向時，鐵磁共振頻率在1.5 GHz左右，而當(dāng)薄膜易軸沿著水平方向時，鐵磁共振頻率達到了4 GHz，頻率有了明顯的提高。而功率損耗在易軸沿著水平方向時也得到了明顯的提高這說明了當(dāng)薄膜易軸沿著水平膜面時比沿著垂直膜面時具有更好的抑制效果。

2 結(jié)論

高頻磁性薄膜在抗EMI領(lǐng)域發(fā)揮了越來越重要的作用，前面的文獻中發(fā)現(xiàn)薄膜的三維尺寸和薄膜電阻對噪聲抑制器的噪聲抑制效果有明顯的影響，本篇文章采用HFSS仿真手段針對薄膜的各向異性進行了仿真分析，研究發(fā)現(xiàn)水當(dāng)薄膜的易軸方向由垂直于膜面轉(zhuǎn)化為平行于膜面時，噪聲抑制頻率有了明顯的提高，相應(yīng)的噪聲抑制幅度Ploss/Pin也有明顯的提高，這對于高頻噪聲抑制薄膜的制備有重要的啟發(fā)。

參考文獻

[1]王添文，李子森，王升.電磁干擾噪聲抑制片應(yīng)用介紹[J].電源技術(shù)，2008（208）：59-60.

[2]Pedram Khalili Amiri.Magnetic Materials and Devices for Integrated Radio-Frequency Electronics，sharif University of Technology，2008.

[3]Shigeyoshi YoshidacMitsuharu Sato.Permeability and electromagnetic-interference characteristics of Fe-Si-Al alloy flakes-polymer composite . J Appl Phys， 1999， 85（4636）.

[4]Sun-Tae Kim， Gi-Bong Ryu， Sung-Soo Kim. Conduction noise attenuation by Fe3O4 thin films attachedon microstrip line. J Appl Phys， 2006， 99（08M919）：1-3.

[5]Shigehiro Ohnuma， Hideaki Nagura. Noise Suppression Effect of Nanogranular Co Based Magnetic Thin Films at Gigahertz Frequency. IEEE Trans Magn， 2004， 40（4）：2712-2715.

[6]Kaori Maruta， Masaya Sugawara， et al. Analysis of Optimum Sheet Resistance for Integrated Electromagnetic Noise Suppressors. IEEE Trans Magn，2006，42（10）：3377-3381.

作者簡介

陳曉輝，山東濰坊人，碩士在讀，電子科技大學(xué)微電子與固體電子學(xué)院，電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)。endprint

摘 要 針對高頻薄膜噪聲抑制器進行了HFSS有限元仿真，根據(jù)LLG方程計算了塊狀薄膜計及退磁因子和渦流損耗的磁導(dǎo)率，分析了薄膜各向異性對噪聲抑制頻率和噪聲抑制效果的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)當(dāng)薄膜易軸方向由垂直方向轉(zhuǎn)變?yōu)樗椒较驎r，共振頻率從1.5 GHz提高到了4 GHz，而功率損耗Ploss/Pin也有明顯的提高。

關(guān)鍵詞 噪聲抑制薄膜；垂直各向異性；水平各向異性；共振頻率

中圖分類號：TN03 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）09-0044-01

隨著電子設(shè)備往微型化、高頻化、集成化、功能化方向發(fā)展，電磁兼容問題變得越來越嚴(yán)峻。在使用高頻微波集成器件的過程中，電磁環(huán)境會變得越來越復(fù)雜，設(shè)備的電磁兼容性要求越來越高，抗電磁干擾（EMI）成為一個備受矚目的課題[1]。在集成的條件下采用特殊材料制作的抗EMI元器件成為未來電磁兼容發(fā)展的一個重要方向[2]。將高頻磁性薄膜應(yīng)用在半導(dǎo)體元器件和微波電路旁邊可以對高頻噪聲信號進行有效的吸收抑制[3]。經(jīng)過不過的探索和實驗，至今已經(jīng)取得了優(yōu)異的成果。人們針對薄膜噪聲抑制器采用HFSS有限元仿真手段進行了廣泛的研究，主要針對薄膜三圍尺寸、薄膜電阻、介電常數(shù)這三個方面[4]，本文章將針對薄膜的各向異性場對噪聲抑制效果的影響這一方面進行仿真分析。功率損耗可以通過公式Ploss/Pin=

1-（|S21|2+|S11|2）計算得出。

1 仿真模型的建立與結(jié)果分析

我們采用坡莫合金薄膜來進行仿真，它的參數(shù)為：飽和磁化強度Ms=800000 Am-1，各向異性常數(shù)Hk=500 Am-1，阻尼系數(shù)α=0.015，回旋磁力比為γ=0.2 MHz m/A，薄膜橫向有效磁導(dǎo)率（難軸磁導(dǎo)率）可以根據(jù)LLG方程計算得出，HFSS仿真模型為微帶線上放置一塊磁性薄膜來完成。經(jīng)實驗研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)磁體被磁化時，存在一個比較容易磁化的方向和一個比較難磁化的方向，這是由于磁體在磁性上是各向異性的，在易磁化軸方向上，磁晶各向異性能最小，在難磁化軸上，磁晶各向異性能最大，各向異性場的方向?qū)⒂绊懕∧﹄姶艌龅母袘?yīng)，進而影響薄膜的噪聲抑制效果。本小結(jié)將根據(jù)此研究薄膜易磁化軸方向?qū)Ρ∧ぴ肼曇种菩Ч挠绊?，仿真時分別設(shè)定薄膜的易磁化軸分別沿著薄膜垂直方向和水平方向，這個可以通過HFSS軟件設(shè)定薄膜內(nèi)各個方向的張量磁導(dǎo)率以及薄膜內(nèi)的磁化方向來得到。

從圖1可以看到當(dāng)薄膜易軸沿著垂直方向時，鐵磁共振頻率在1.5 GHz左右，而當(dāng)薄膜易軸沿著水平方向時，鐵磁共振頻率達到了4 GHz，頻率有了明顯的提高。而功率損耗在易軸沿著水平方向時也得到了明顯的提高這說明了當(dāng)薄膜易軸沿著水平膜面時比沿著垂直膜面時具有更好的抑制效果。

2 結(jié)論

高頻磁性薄膜在抗EMI領(lǐng)域發(fā)揮了越來越重要的作用，前面的文獻中發(fā)現(xiàn)薄膜的三維尺寸和薄膜電阻對噪聲抑制器的噪聲抑制效果有明顯的影響，本篇文章采用HFSS仿真手段針對薄膜的各向異性進行了仿真分析，研究發(fā)現(xiàn)水當(dāng)薄膜的易軸方向由垂直于膜面轉(zhuǎn)化為平行于膜面時，噪聲抑制頻率有了明顯的提高，相應(yīng)的噪聲抑制幅度Ploss/Pin也有明顯的提高，這對于高頻噪聲抑制薄膜的制備有重要的啟發(fā)。

參考文獻

[1]王添文，李子森，王升.電磁干擾噪聲抑制片應(yīng)用介紹[J].電源技術(shù)，2008（208）：59-60.

[2]Pedram Khalili Amiri.Magnetic Materials and Devices for Integrated Radio-Frequency Electronics，sharif University of Technology，2008.

[3]Shigeyoshi YoshidacMitsuharu Sato.Permeability and electromagnetic-interference characteristics of Fe-Si-Al alloy flakes-polymer composite . J Appl Phys， 1999， 85（4636）.

[4]Sun-Tae Kim， Gi-Bong Ryu， Sung-Soo Kim. Conduction noise attenuation by Fe3O4 thin films attachedon microstrip line. J Appl Phys， 2006， 99（08M919）：1-3.

[5]Shigehiro Ohnuma， Hideaki Nagura. Noise Suppression Effect of Nanogranular Co Based Magnetic Thin Films at Gigahertz Frequency. IEEE Trans Magn， 2004， 40（4）：2712-2715.

[6]Kaori Maruta， Masaya Sugawara， et al. Analysis of Optimum Sheet Resistance for Integrated Electromagnetic Noise Suppressors. IEEE Trans Magn，2006，42（10）：3377-3381.

作者簡介

陳曉輝，山東濰坊人，碩士在讀，電子科技大學(xué)微電子與固體電子學(xué)院，電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)。endprint