Ferromagnetic resonance of isotropic heterogeneous magnetic materials: theory and experiments

International audienceExperimental variations of the ferromagnetic resonance (FMR) recorded on soft composite bodies are presented and their interpretation is undertaken. A successful application is performed for the Kittel expression of the FMR, initially written for an ellipsoid placed in vacuum, to a magnetic inclusion of the composite. This model includes the demagnetizing effects due to the magnetic inclusions

Propriétés hyperfréquences de matériaux composites à base de poudres de ferrites doux

Nous présentons un modèle capable de prédire l'évolution statique et dynamique de la susceptibilité magnétique des matériaux composites isotropes en fonction de la concentration. Ce modèle simple s'appuie sur deux paramètres scalaires. Le premier est la susceptibilité intrinsèque i qui ne dépend que de la composition chimique de la poudre utilisée et dont la valeur se rapproche de celle de la susceptibilité rotationnelle. Le second est le coefficient effectif de forme N, rendant compte de l'aspect hétérogène de la matière et des effets démagnétisants; sa valeur est inférieure à 1/3 et dépend de la concentration en matière magnétique

QUELQUES PARAMETRES DE CONTROLE DES PROPRIETES ELECTROMAGNETIQUES DE FERRITES DE NICKEL-ZINC DANS LA BANDE UHF-V

National audienceEn raison du développement des terminaux mobiles pour la bande UHF-V (300MHz-700MHz), il existe une forte demande pour la réalisation d'antennes miniatures destinées à ces applications [1-5]. En effet les dimensions des antennes actuellement disponibles sont trop importantes pour permettre leur intégration, et les techniques qui permettent de réduire ces dimensions conduisent à une certaine dégradation de leurs performances [6]. Des travaux récents sur la miniaturisation des antennes imprimées, basée sur l'utilisation de substrats à fort indice de réfraction, ont montré l'intérêt des matériaux magnétiques pour l'amélioration des performances (bande passante, efficacité) [2]. Une piste que nous avons retenu pour atteindre cet objectif de miniaturisation consiste à employer des matériaux magnéto-diélectriques, qui allient une perméabilité magnétique à une permittivité diélectrique, tout en conservant des niveaux de pertes acceptables dans une bande de fréquence comprise entre 0.1 GHz et 1 GHz typiquement

Approche de la miniaturisation d’antennes par la mise en œuvre de matériaux magnéo-diélectriques semi-denses et faibles pertes.

National audienceEn raison de la tendance toujours croissante de miniaturisation de dispositifs micro-ondes, la miniaturisation d’antennes se présente comme l’un des défis auxquels font face les concepteurs d’antennes. Dans cet objectif, des substrats à haute permittivité sont employés pour diminuer les dimensions physiques de l’antenne. Toutefois on observe alors une dégradation de l’efficacité de l’antenne, et une diminution de sa bande passante [1,2]. Pour une application aux fréquences inférieures à 1GHz environ, l’emploi de substrats magnéto-diélectriques peut permettre de surmonter ces limitations. En effet il a été montré assez récemment [3] que la contribution de la perméabilité µ’ du substrat magnéto-diélectrique conduit à une diminution des pertes totales, contrairement à la permittivité ε’, dont l’effet mène à un accroissement des pertes. L’influence défavorable de ε’ sur l’efficacité de rayonnement (η) et sur la largeur de bande (BW) est donc contrebalancée par l’impact de µ’

Approche de la miniaturisation d’antennes par la mise en œuvre de matériaux magnéo-diélectriques semi-denses et faibles pertes.

National audienceEn raison de la tendance toujours croissante de miniaturisation de dispositifs micro-ondes, la miniaturisation d’antennes se présente comme l’un des défis auxquels font face les concepteurs d’antennes. Dans cet objectif, des substrats à haute permittivité sont employés pour diminuer les dimensions physiques de l’antenne. Toutefois on observe alors une dégradation de l’efficacité de l’antenne, et une diminution de sa bande passante [1,2]. Pour une application aux fréquences inférieures à 1GHz environ, l’emploi de substrats magnéto-diélectriques peut permettre de surmonter ces limitations. En effet il a été montré assez récemment [3] que la contribution de la perméabilité µ’ du substrat magnéto-diélectrique conduit à une diminution des pertes totales, contrairement à la permittivité ε’, dont l’effet mène à un accroissement des pertes. L’influence défavorable de ε’ sur l’efficacité de rayonnement (η) et sur la largeur de bande (BW) est donc contrebalancée par l’impact de µ’

Modelling of composite magnetic materials in the quasistatic range

International audienceNumerical and physical modelling of heterogeneous magnetic media in the quasistatic range (where eddy currents have to be taken into account) show that an Effective Medium Theory devoted to the description of these materials is pertaining to the behaviour of an effective particle, size of which is a function of the load in magnetic matter. The particles clustering in the whole concentration range (including the constitution of a conducting path throughout the actual material) seems to be quite well accounted for by this EMT

Pressure Dependence of the Frequency Permeability Spectra of Soft Ferrite Composite Materials: A Method of Measuring the Natural Ferromagnetic Resonance Frequency

International audienceExperimental studies on the complex susceptibility of soft magnetic composite materials (magnetostrictive Ni-Zn and Ni-Zn-Co spinels) in their region of ferrimagnetic resonance (FMR) show that the FMR is an increasing function of the applied pressure. It is shown that powders could advantageously replace their sintered materials counterpart to measure without any ambiguity the natural ferrimagnetic resonance (NFMR) frequencies of bulk materials. It is also shown that such soft ferrite composites can be realized in order to shift FMR to higher values, and to obtain low magnetic losses up to 900 MHz. High frequencies applications can be envisaged

Problématique de la modélisation des antennes imprimées sur substrat magnétique aimanté. Application à la conception d’antennes PIFA miniatures agiles en fréquence

National audienceCe travail présente la conception et la réalisation d’une antenne patch accordable du type PIFA (Planar inverted F antenna). Cette antenne est implémentée sur un substrat composite magnéto-diélectrique. L’agilité en fréquence est contrôlée par l’application d’un champ magnétique statique qui influence fortement la perméabilité du matériau. Le modèle « General Permeability Tensor Model » (GPT) décrit la perméabilité tensorielle en fonction de la fréquence pour différents champs appliqués. La simulation électromagnétique (CST Microwave Studio®) de cette antenne tient compte de la description complète du tenseur issu du modèle GPT. La confrontation entre la mesure et la simulation pour différents champs appliqués permet de mettre en valeur le caractère prédictif du modèle

Influence de ferrites de Ni-Zn dans la miniaturisation d'antennes pour applications DVB-H.

National audienceCette étude se situe dans la problématique de la miniaturisation d'antennes dans le domaine de fréquences 470-862MHz, correspondant à la norme DVB-H. Dans cet objectif les propriétés magnétostrictives de ferrites de Ni-Zn sont mises à profit pour étendre jusqu'à 1 GHz leur potentialité d'application comme substrats d'antennes. Les matériaux réalisés présentent des tangentes de pertes magnétiques qui restent inférieures à 5.10-2 dans la gamme de fréquence 100MHZ-1GHz, avec une perméabilité constante et un indice optique proche de 3 pour le matériau présenté Cette valeur pourra être aisément augmentée jusqu'à 4,5 environ. Ces propriétés prédisposent ces matériaux aux applications dans le domaine UHF

Spin resonance in soft magnetic composite materials : a surprising effect of the magnetic load.

International audienceThe paper shows a successful extension to the high frequencies, namely in the spin resonance regions, of an analytical law firstly proposed to interpret the magnetic properties of soft magnetic composite materials in low fields and in the quasistatic domain. During the first investigations where the frequency did not yet taken into account, it was shown that the effective susceptibility of powder materials was only dependent on three parameters : The magnetic load, the chemical nature of the magnetic compound (through the intrinsic susceptibility) and the internal demagnetizing fields (through the effective shape factor). Dynamic effects were then examined by introducing in the intrinsic susceptibility parameter the dynamic model of Landau and Lifshitz. Experiments carried on soft ferrimagnetic powders (YIG and Ni-Zn spinels) between 10kHz and 20GHz, have led to a total agreement with the analytical law mentioned above