铁氧体磁环作为无源滤波器已成为解决传输线干扰问题的重要工具。为了拓宽频段或提高磁导率等原因，使用时常常串联或并联几个磁环一起滤波。通过等效阻抗的方法研究磁环串联情况下总磁导率的理论计算公式。两种磁环通过烧结得到串联结构，验证过程中发现实际测量结果比理论计算结果稍低。为了解释该情况，本文分析了烧结铁氧体的材料性能。
图1为串联结构磁环磁导率计算结果与测量结果对比图。观察可以发现，在12MHz以下，实部的测量值相对于计算值稍微偏离一些，测量值低于计算值；3MHz~12MHz，虚部的测量值略低于计算值。
图 1 串联结构磁环磁导率对比图
选用锰锌铁氧体与镍锌铁氧体的预烧粉按照体积比为1∶1的比例均匀混合。压制成烧结压坯，于真空管式炉内烧结，待烧结试样冷却至室温后。采用X衍射分析仪确认串联结构磁环的物相和化学成分组成。为考察过渡层的结合情况使用扫描电镜（SEM）测量过渡层的微观形貌。
2.1 过渡层的X射线衍射（XRD）与化学成分分析
X射线衍射（XRD），测量采用的是Cu Kα靶，扫描速度为4°/min，扫面范围为20°~80°。图2为锰锌铁氧体与镍锌铁氧体预烧粉混合物的烧结试样XRD图。
图 2 锰锌铁氧体与镍锌铁氧体混合物烧结体XRD图
通过对试样的衍射数据与数据库中标准谱线的数据对比，并考虑到两种预烧粉中所含离子元素，发现试样的衍射数据与数据库中Ni0.25Zn0.75Fe2O4的标准数据最为接近，但衍射角相对于标准数据偏低。根据布拉格公式可知，衍射角下降则晶面间距上升，又因为对于面心立方结构的晶胞而言晶面间距是晶格常数的正相关函数，所以晶格常数也跟着上升，由此推断对于Ni0.25Zn0.75Fe2O4的晶胞来说，有大于Ni2+或者Zn2+的半径的离子掺杂进去。由于预烧粉的混合物中具有相同取代位置的二价离子除了Ni2+与Zn2+就只有Mn2+，并且Mn2+的半径大于Ni2+与Zn2+，所以认为Mn2+进入到镍锌铁氧体中。同时，相对于Mn0.6Zn0.4Fe2O4的标准谱线数据，烧结试样衍射数据的衍射角偏高，进而晶面间距与晶格常数降低，这就意味着有比Mn2+的半径小的二价离子进入到晶胞当中。从前边的讨论可知，有可能是Ni2+或Zn2+进入到晶胞中使晶格常数降低。根据以上XRD分析与质量守恒定律，分析认为过渡层发生如式（1）所示化学反应。
Mn0.6Ni0.4Fe2O4+Ni0.5Zn0.5Fe2O4=2Mn0.3Ni0.45Zn0.25Fe2O4 （1）
也就是说，锰锌铁氧体与镍锌铁氧体共烧结磁环的过渡层的化学成分应为Mn0.3Ni0.25Zn0.45Fe2O4。
2.2、过渡层的扫描电镜（SEM）分析
图3为锰锌铁氧体与镍锌铁氧体烧结铁氧体过渡层的扫描电镜照片。
图 3 过渡层扫描照片
观察扫描电镜照片可知，锰锌铁氧体与镍锌铁氧体的共烧结铁氧体过渡层结合的非常紧密，没有出现裂缝或者较大的空隙。同时观察照片可以发现，过渡层两侧的烧结铁氧体晶粒尺寸与形貌明显不同。右侧为较大的块状晶粒，为锰锌铁氧体，左侧为细小的粒状晶粒，为镍锌铁氧体。
对锰锌铁氧体与镍锌铁氧体均匀混合烧结体的物相与成分分析可知，过渡层的化学成分为Mn0.3Ni0.25Zn0.45Fe2O4。
首先从结构上来说，理论计算时认为串联结构的两种材料各占一半，并且接触面是平直的，但实际的共烧结铁氧体中出现了过渡层，相当于原来的两种铁氧体材料沿轴向的尺寸长度变短，并且中间又加入了Mn0.3Ni0.25Zn0.45Fe2O4材料，这就等于将缩短了的两种铁氧体材料串联后又与Mn0.3Ni0.25Zn0.45Fe2O4材料串联起来。
对于尖晶石铁氧体，其磁性由近邻二价金属离子与其共有的氧离子之间的超交换作用决定，二价金属离子所占位置又分为四面体A位与八面体B位，所以这种超交换作用又分为A-A，A-B与B-B三种类型，其中A-B超交换对尖晶石铁氧体的磁性起主要作用。在铁氧体材料中，Mn2+与Zn2+趋向于占据A位，而Ni2+趋向于占据B位[4]。所以在Mn0.3Ni0.25Zn0.45Fe2O4材料中既存在A-A超交换，又存在A-B超交换，这就使得最强的A-A超交换少了一部分，取而代之的是A-B超交换，进而使铁氧体材料的磁性能下降，宏观上体现为磁导率的下降。所以，MnZn+NiZn组合的共烧结铁氧体磁环的测量磁导率会低于计算磁导率。
制备了共烧结铁氧体磁环，测量了它们的磁导率与插入损耗，并将测量值与计算值进行对比。通过对比发现，测量值都有些偏离计算值。由于是不同种类的铁氧体材料之间的共烧结制备，所以过渡层的存在势必影响烧结磁环整体的磁性能。
为了分析过渡层的材料学属性，测量并分析了过渡层的物相与晶粒显微结构。对过渡层的物相进行分析认为，MnZn+NiZn组合中过渡层仍然为尖晶石相，只是化学成分有所不同以及离子占位有所不同，所以引起了测量值偏离计算值的现象。
观察多镀层的晶粒微观形貌的扫面电镜照片可知，不同种类的铁氧体材料之间化学兼容性以及烧结兼容性都比较好，并没有出现裂缝，与XRD分析结果相吻合。
