微波铁氧体材料行业上、下游产业链分析

第一节 上游 行业 发展状况 分析

氧化铁

1、概述

我国是氧化铁生产大国，产量大、品种多、产品档次齐全，在国际市场上占有重要的地位。在目前的氧化铁生产中，除了量的不断增加外，品种和品质方面也得到了增加和完善，总体水平虽与发达国家的跨国公司尚有相当的差距，但在发展中国家中已经处于较前的位置。

在现在的氧化铁 行业 中，一些厂已具有20世纪90年代初、中期的生产工艺（深加工技术）、质量、品种水平，最先进的生产装备和测试仪器已具有90年中后期水平。但总体上来说，我国氧化铁工业的工艺和装备水平还较落后，特别是技术力量簿弱，缺乏系统 研究 和开发的投入和技术实力，尤其在高档氧化铁品种（微细化、颗粒化、色浆化、高纯、耐热性、无毒性）等方面差距较大。

在氧化铁产品质量与档次方面，由于经营管理与生产技术水平方面的原因。目前仍以中、低档产品为主。从出口换汇情况来看，仍然以低档产品为主，中档产品次之。中国氧化铁产品质量（包括品牌、售价）还达不到国际市场上的几个著名公司的中高档水平。

面对竞争激烈的国际市场环境，我国氧化铁 行业 已参与了世界氧化铁市场激烈且无情的竞争，并在竞争中成长，在竞争中壮大。目前，我国氧化铁产品出口已占到生产总量的58％以上。

2、产量

目前我国氧化铁年生产能力已超过75万吨，2006年时生产总量就已经达68万吨以上，居世界首位，我国已成为世界氧化铁第一生产大国。其中，产量的50％以上出口，但出口产品以中低档为主，品种单调、质量档次不高，与氧化铁生产大国的地位不协调。2007年的各品种氧化铁产量如下表所示：

2007年的各品种氧化铁产量表

单位：万吨

在过去的2008年，由于受到全球金融危机影响，中国氧化铁 行业 生产经营及外贸出口遭遇了困难和挑战。国内使用量及出口量较2007年下降，2008年，氧化铁产品的国内使用量达19.5万吨，加上进口的一般贸易量13.3万吨，总量超过32万吨，同比下降15.47％；出口量32万吨，同比下降21.28％。

但随着国内外政府的努力，氧化铁的需求仍能恢复到以往水平。预计到2010年，总产能将突破85万吨，销售收入可达35亿元。而目前我国氧化铁 行业 “多而不强”，因此减少企业数量，扩大单产规模，提高产品档次已是当务之急。

目前我国氧化铁企业已超过140多家，但年产量在万吨以上的企业仅有十几家；约有60多家企业年生产规模仅为3000吨左右，且大多采用传统作坊式生产，产品质量、生产设备等都存在一些问题。今后5年，国内氧化铁 行业 将通过市场竞争，企业并购等方式，减少企业数量，扩大企业规模，使排名前五名企业的生产总量达到全国总产量的75%以上，力争有几个销售收入超过3亿元或更高的企业进入国际市场，参与国际竞争。

3、品种结构

氧化铁工业是典型的资源型、能耗型和劳动密集型产品，生产的产品档次低且供过于求，而同时用于高新技术、新材料、新应用领域的各种高附加值高技术含量的氧化铁产品，却需要进口超过16万吨/年以上的量(含中高档涂料、磁性材料及陶瓷使用的各类氧化铁产品)。有一些企业想发展高附加值高技术含量的氧化铁产品，但慑于巨额的投资和人才的缺乏，加以对市场供需形势的缺少了解，很少有企业真正从战略发展的高度重视产品结构的重大调整。

4、需求

在全球经济一体化、地区经济合作化的时代，氧化铁作为劳动密集型、资源消耗型及低附加值的传统 行业 ，企业要发展必须与环境生态相容、与产业发展相符、与地区经济相连、与城市形象相称，经过了多年的成长历程，中国氧化铁产业正处于中国工业化进程快速增长的阶段，目前己成为世界氧化铁生产大国及最大的消费市场，对于氧化铁的需求将持续增加。

5、预测

预计在未来的20年内氧化铁工业还会有很大的发展，由于氧化铁产品价格低，国内氧化铁 行业 具有劳动力、能源资源、运销方面的优势。在全球范围内氧化铁工业的生产技术、设备、管理、供需形势等均处于成熟阶段，发达国家的氧化铁跨国公司目前正处在兼购整合重组调整时期，生产能力及品种将随至进入调整阶段。最近几年的形势巨变， 行业 内兴起了向产品深加工、高附加值氧化铁项目的转移，色浆氧化铁、易分散氧化铁、微细化氧化铁、造粒氧化铁、耐热氧化铁、无毒型氧化铁、特种性能氧化铁等如雨后春笋般的进行试制开发上市。

第二节 下游产业发展情况 分析

微波铁氧体器件

1、原理

微波铁氧体材料大多用于制造微波铁氧体器件，广泛用于雷达、通信、无线电导航、电子对抗、遥控、遥测等微波系统以及微波测量仪器中。

隔离器和环行器是1951年由C.L.霍根发明的。随后许多新型线性器件，如相移器、开关、调制器等相继出现。1957年H。苏耳发明了微波铁氧体参量放大器，发展了非线性器件，虽然未能达到实用，但对其他参量器件的发展起了促进作用。

60年代初，磁调滤波器、磁调振荡器等研制成功，在电子对抗技术和微波测量仪器中得到应用。以后各种微波铁氧体器件继续发展，成为一类重要的微波器件。

2、微波铁氧体器件分类

1）按功能分，有隔离器、环行器、开关、相移器、调制器、磁调滤波器、磁调振荡器、磁表面波延迟线等。

2）按结构形式分，有波导式、同轴式、带线式及微带式。

3）按工作方式分，有法拉第旋转式、共振式、场移式、结式等。

4）按所用材料分，有多晶铁氧体器件，单晶铁氧体器件，薄膜铁氧体器件。

3、应用

1）隔离器

一种非互易的两端口微波铁氧体器件。它只容许电磁波单向通过，反方向传输的电磁波会产生很大的衰减，常用于振荡器与负载的隔离，消除电磁波反射造成的频率漂移等影响。对器件性能的主要要求是：正向衰减小（一般不超过0.5～1分贝），反向隔离大（一般大于20～30分贝），电压驻波比小(一般不大于1.10～1.25)，有一定的频带宽度，此外还应规定承受功率和工作温度等。

（1）法拉第旋转式隔离器：利用电磁波在纵向磁化的铁氧体棒中传播时极化面产生旋转(即法拉第旋转效应)制成的隔离器。这种隔离器结构比较复杂，承受功率低，工作频带窄，多用于毫米波段。

（2）共振式隔离器：利用铁氧体的铁磁共振特性（即对右圆极化波的高频磁场有共振吸收现象，而对左圆极化波不存在共振吸收）制成的隔离器。它又分为波导式、同轴式或带线式。这种隔离器体积小，可承受较大的功率，但频率很高时制作困难。

（3）场移式隔离器：当矩形波导中部分充填横向磁化的铁氧体时，则波导中电磁场的分布即与磁化方向和传播方向有关。这就是场移效应。利用这种效应可以制成场移隔离器，主要用在厘米波段。但所能承受的功率低，多用于低驻波、高隔离的精密微波测试系统中。

（4）边导模隔离器：当以横向磁化的铁氧体为介质的带线或微带中心导体宽度远大于铁氧体的厚度时，电磁波传播的主模式是边导模。这种模式的主要特点是当电磁波沿某一方向传播时，能量集中于带线的一边，当沿相反方向传播时，则能量集中于另一边。而且这种能量的集中与频率无关。利用这种模式可以制成边导模隔离器。这种隔离器结构简单，频带极宽，可以达到多倍频程。

（5）集总元件隔离器：一种各端口内部都与集总元件网络相连的隔离器。主要用于微波低频段和甚高频段，可以显著缩小隔离器的尺寸。

2）环行器

一种非互易的多端口微波铁氧体器件。在这种器件中输入任一端口的功率，都会按照一定顺序传输到下一个端口。图2为四端环行器，以1→2，2→3，3→4，4→1顺序传输;如果外加磁场反向，环行顺序也相反。环行器在微波电路中可用作双工器（在一个天线上同时进行接收和发射的双重操作）和单端放大器(如二极管参量放大器)的输入和输出间的隔离。环行器的主要性能要求与隔离器相似。

（1）法拉第旋转式环行器：利用极化面旋转效应（法拉第效应）制成的环行器。它是早期应用的一种波导铁氧体微波器件，后来逐渐被结环行器所取代，但在毫米波段仍有应用。

（2）相移式环行器：由双T、方向耦合器和铁氧体相移器等组成（图3）。两个双T之间联结波导的电长度是相等的，而相移器仅对从左面输入的信号产生180°的相移。这样，由1臂输入的信号到达双T时是同相，从2臂输出；从2臂输入的信号到达双T时是反相，从3臂输出。依此类推，即能实现1→2，2→3，3→4，4→1的环行。这种环行器可承受较高的功率。

（3）结环行器：在一个三端120°轴对称的波导或带线结的中心放置铁氧体片，并垂直加上恒定磁场即构成一个Y型结环行器。它具有结构简单、性能良好等优点。它可做成T型，为了满足微波集成电路的需要，可做成微带结环行器。

（4）集总参数环行器：在较低的微波频段，可以在Y型环行器的带线中心导体结处构成集总参数的电感，同时在各臂加上适当数值的电容来分别调谐各个臂。这样，就可用结构紧凑、体积小的集总参数元件来代替分布参数的带线，使环行器的体积大大减小。

3）铁氧体开关

利用铁氧体的旋磁效应制成的微波电路开关。常用环行器构成，通过改变外磁场方向来完成开关作用。波导式和同轴式铁氧体开关比较成熟，按磁路结构它们又可分为内回路式和外回路式。前者开关能量低，速度快；后者频带较宽。铁氧体开关一般采用锁式（或称数字式），开关时间可达微秒级，能承受较大的功率，插入损耗较小，多用于雷达、通信和其他微波系统中。

4）铁氧体相移器

利用铁氧体材料的磁化强度或张量磁导率随外加磁场的变化来改变传输电磁波相位的微波器件。微波铁氧体相移器的种类很多：按结构可分为波导式、同轴式、带线式或微带式相移器；按互易性可分为互易和非互易相移器；按工作方式（激励方式）可分为连续（模拟）和步进（数字）相移器；按功率容量可分为高功率和低功率相移器等。铁氧体相移器最主要的参数是品质因数（或称优值），以度／分贝表示，即1分贝衰耗时能达到的相移量。各种铁氧体相移器可用于相控阵雷达天线各单元的相位控制，在通信系统中也有广泛的应用。

5）铁氧体调制器

利用交变外磁场控制铁氧体材料旋磁效应，对电磁波进行调制的微波器件，如调相器、调幅器等。

铁氧体调相器用于对微波信号进行相位调制。它是在矩形波导中沿轴线方向放置一根铁氧体棒，波导外面绕上线圈而构成。当微波信号通过波导时，其相位即受由载流线圈产生的径向磁场而磁化的铁氧体棒的影响而发生变化。载流线圈的安匝数越大，相位改变也越大;反之越小。当线圈中通以交变电流时，则传输的微波受到调制而成为交变调相波。

铁氧体调幅器用于对微波信号进行幅度调制，其结构与调相器类似，不同的是在铁氧体中间夹有平行于波导宽边的喷涂镍铬合金电阻薄膜的云母片。当微波信号通过波导时，因受到磁化的铁氧体中电阻薄膜的影响而产生衰耗，衰耗量与载流线圈的安匝数成比例。因此，输出的微波信号的幅度也就随着衰耗大小而变化，成为微波调幅波。

6）磁调滤波器

钇铁石榴石等单晶具有很低的微波损耗，用钇铁石榴石单晶小球或圆盘作谐振器具有很高的Q值。谐振频率靠调谐外磁场而改变。利用这种现象制成的滤波器称为磁调滤波器或钇铁石榴石调谐滤波器。磁场的调谐往往用改变电流的方法来实现，因此又称电调滤波器。这种器件的特点是：调谐速度快且无机械运动，调谐线性好，调谐频率范围宽，主要用于电子对抗和微波仪器中。

7）磁调振荡器

利用钇铁石榴石单晶小球谐振器作为谐振回路元件的固体振荡器，通常又称钇铁石榴石调谐振荡器。它的主要特点是体积小，可在宽频带内磁调谐。主要用于电子对抗和微波仪器中。

微波铁氧体器件的应用日渐增多。大部分器件还需要提高性能、降低价格和进一步小型化、集成化、发展的重点将是电子对抗用的宽频带快速调谐器件、相控阵雷达用的相移器和通信卫星系统用的低损耗器件等。 研究 的重点是在具有信号处理功能的静磁波器件和高频段的毫米波器件方面。

 

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