当今，因特网已经几乎深入到每一个企业以及大多数家庭，并已成为信息时代的重要特征。由于网络技术的发展需要，XDSL（数字用户线）通信技术得到非常广泛的应用。数字用户线技术利用普通的固定网络电话铜电缆，允许更高速地传输图像，语言，数据文件等。XDSL有多种形式，例如HDSL；SDSL；ADSL和VDSL等。其中非对称数字用户线（ADSL）是最主要的代表。ADSL的上行速度最大可达1Mbit/s，下行速度最大可达8Mbit/s，传输距离最大可达5KM，而VDSL具有更高的传输速度，上行速度可达6Mbit/s，下行速度可达55Mbit/s，但由于传输距离短（小于1Km），目前尚未广泛采用。
数字用户线中所使用的铁氧体元器件，主要有：宽带变压器、分离器以及共模扼流圈等。在数据传输过程中，电缆如同天线一样会发射噪声。尤其当采用双绞线而往复信号不对称时，会产生所谓的波形畸变，从而引起传输误差，并导致共模噪声。因此，在高速数字用户线接口上，共模扼波圈是必不可少的，这里所使用的共模扼流圈通常是采用SMD结构，即通常所说的片式电感器或片式滤波器，其铁氧体材料大多采用NiZn、NiCuZn或高频六角晶系铁氧体材料。对于这些材料本文暂不讨论，而着重介绍用作宽带变压器以及分离器的MnZn铁氧体材料最新进展。
1 宽带变压器用MnZn铁氧体材料
数字用户线XDSL中宽带变压器的主要功能是阻抗匹配与安全隔离。为保证传输距离，避免数据误差，要求变压器在宽频带下传输损耗低。对于宽带变压器有关技术参数，主要有：初级电感、漏感、电阻、匝数比、插入损耗（IL）、总谐波失真（THD）以及介质耐压等。其中插入损耗（IL）、总谐波失真（THD）是最重要的两个参数。
1.1 插入损耗（IL）
宽带变压器的插入损耗（IL）定义为通过变压器传输后的负载电压和信号源电压之比的对数。图1是宽带变压器简化等效电路图[1]，图中ES、RS分别是信号源电压和内阻；RW和LS分别是绕组电阻和漏感；C1、C2代表初级与次级绕组分布电容；LP、RP代表初级电感以及磁心并联损耗电阻；Rb是负载电阻折算到初级端的电阻。
在宽带变压器整个工作频率范围内，都必须考虑插入损耗，通常ADSL宽带变压器工作频率范围是20kHz~1.1MHz。
在低频领域，寄生参数RW，LS，C1和C2以及磁心损耗RP可忽略不计，此时插入损耗可由下式表示：
 (1)
式中，（f为频率）
在中频区域，线圈电阻RW起支配作用，插入损耗为：
 (2)
在高频区域，传输特性主要受漏感和分布电容的影响。对于低阻抗电路，主要受漏感影响：
 (3)
对于高阻抗电路，主要受分布电容影响
 (4)
图2是宽带变压器插入损耗的典型传输特性示意图。图中分为低频带、中频带和高频带三个区域。要获得良好的传输特性，要求宽带变压器有最大的初级电感LP，同时尽可能降低绕组电阻RW，初级和次级绕组应有良好的耦合，并尽量减少漏感LS和分布电容，这就解释了为什么宽带变压器大多采用高磁导率MnZn铁氧体材料，磁心大多采用EP型（包括其变形体如Epx、Epo等）RM等型。
Dirk J.Huisman提供了一个公式[2]，用以计算宽带变压器初级线圈的最大匝数。
 (5)
式中，ρ导线电阻率；Lt：平均绕组长度；Aw：绕组窗口面积；Fw：铜线填充因子；N1、N2分别代表初级与次级匝数。根据公式(2)可以计算最大允许绕组电阻Rw，再用公式(5)计算出N1。
1.2 总谐波失真THD
由于宽带变压器所用铁氧体磁心B-H非线性特性，磁心存在损耗，从而使B落后H一个相位角δ，变压器的输出端具有十分丰富的谐波，信号通过宽带变压器后，就会发生一定程度的失真，经理论计算只有奇次谐波，而没有偶次谐波[3]。
THD定义为奇数信频电压幅度平方总和与基频幅度平方比值的平方要的对数。
 (6)
由于起主要作用是三次谐波，因此，可近似表示为：
 (7)
式中的V3是三次谐波的振幅，V1是基波的振幅。
一般认为，宽带变压器的THD与以下三个参数紧密相关：
 (8)
其中ηB为磁滞常数，与铁氧体材料特性有关；CDF为磁心失真因子，与磁心具体形状及尺寸有关；DTC为变压器失真系数，与电源内阻、变压器的初级匝数、负载电阻等有关。有关这方面具体分析可参与有关文献[4、5、6、7]。
F.Nakae研究了EI磁心与环状磁心THD差异，其中EI及环形磁心均由ZH06材料制成，图3为THD分析用电路，图4、5分别是EI磁心与环形磁心的B-H曲线，表1是不同磁心和磁通密度下的THD值（db）。
其研究结果表明：环形磁心THD要低于EI磁心，薄型磁心THD要低于较厚磁心。通过改变磁心形状和厚度可使在180mT磁通密度的THD值减小到-67dB。
1.3 总谐波失真因子THDF[2]
在IEC no.62044-2国际标准化文件中，定义了一个新的参数，即总谐波失真因子THDF，其计算式如下：
THDF=THD/μae (9)
式中，μae为磁心有效振幅磁导率。
THDF是一个纯的材料特性参数。图6、7和8分别是由3E55材料制成的EP13磁心，测量其THDF随频率、磁通密度以及温度的变化。文献[2]中，详细讨论了有关影响THDF的因素。
图9是根据总谐波失真因子THDF来设计符合THD要求的ADSL宽带变压器的过程举例。
1.4 宽带变压器用铁氧体材料
根据公式(8)宽带变压器THD与材料磁滞系数ηB成正比。因此，要降低THD首先必须要求材料具有较低的ηB。
 (10)
根据公式（10），可以看出，要获得较低的ηB，要求材料比损耗因子tgδ/μi要低，同时要求在低场下，tgδ/μi随磁通密度的变化要小。这实际上给材料的开发指明了方向。作为ADSL宽带变压器，工作频率范围为20kHz~1.1MHz，为了在低频段（20kHz）获得较高的电感，采用高磁导率MnZn铁氧体材料是适宜的。
图10，11分别是EPcos公司开发新的T38材料与老T38材料的磁导率频率特性以及ηB随温度的变化。显然，新开发的T38材料具有良好的频率特性以及极低的ηB。EPcos于2002年开发的T66材料则具有更高的起始磁导率（μi=13000）以及更远的距离。
图12是Ferroxcube公司3E5和3E55材料制成的磁心THD/μa随环境温度的变化。
图13则是具有不同显微结构和3E5以及正常的3E55磁心THD/μa随磁通密度的变化。显然，在较低的磁通B<20mT下，3E55材料THD/μa（即THDF）明显优于3E5。另外，显微结构对THDF也有很大的影响。日本TDK公司于2004年开发了具有宽温低ηB的新材料DN70，与DN40相比，工作温度由0℃~70℃，拓宽到-40~85℃，磁导率则由4000上升到7500，磁滞常数ηB由0.8×10-6/mT，下降为0.2×10-6/mT，因此，由DN70制成的宽带变压器在-40℃~85℃范围内具有更低的THD。
迄今，人们对低磁滞常数材料进行了大量研究，但有关应力方面的研究报道很少。实际上在器件加工过程中，磁心往往要经受夹紧固定，有的则采用封装或模压工艺，磁心往往会经受一定的应力。H.Meuche[9]通过对不同高μi材料制成的环形磁心施加单向应力以及等静压力，研究了应力对样品磁滞常数ηB的影响。由图14可以看出，T57材料的ηB具有较好的应力不敏感性，在应力范围内，其ηB也是最低的。
2 分离器件用MnZn铁氧体材料
非对称数字用户线(ADSL)在电信局和用户前端设计大多要使用分离器。分离器由低通滤波器和高通滤波器组成，低通滤波器允许语言信号通过，传输到用户电话机，分离出的高频数据信号则进入调制解调器。
分离器通常包含有多个电感线圈，要求低频下有大的电感值和尽可能小的欧姆电阻，有的分离器则需要通过一定的偏置电流（100mA）。因此，对铁氧体材料的要求不但在低频下有高的磁导率，低的THD和高Q值，而且要求有高的饱和磁通密度，以避免在直流偏置条件下，电感的过分下降。
EPcos公司最早采用低损耗的N48材料(μi=2300，ηB<1.4×10-6/mT)，或者是具有较高磁导率(μi=2800)、较高BS(490mT)，以及较低ηB(<1.4×10-6/mT)的N41材料。2004年则开发了新型高μi、高BS、低ηB材料N45（μi=3800，BS≈550mT，ηB<0.3×10-6/mT）。Ferroxcube也开发了类似的材料3B46。
图15，16分别是3B46材料起始磁导率温度与磁谱特性[10]。该材料具有典型的双重特性，既适合用于小信号的通信领域，又适用于在强场工作的功率转换与传输领域。在低磁通密度下，由于具有优良的直流迭加特性，同时低的磁滞常数ηB，适于制作ADSL中分离器和低通滤波器、在高磁通密度下，适于制作功率变压器，尤其是高温环境下使用的功率变压器。因为，此材料在100℃环境温度下，BS仍高达435T。R.Lucke则仔细研究了工艺参数对N45材料性能的影响[11]，由于篇辐关系，这里不作介绍。

参考文献
[1]V.Scharrer Epcos Components Magazin，2003.4
[2]Dirk J.Huisman ZCF-9，p505
[3]“EP5-a new Telecom Core size”，Http://www.ferroxcube.com
[4]“The use of Ferrite Cores in DSL Widebard Transforme”，http://www.ferroxcube.com
[5]Mauricio.efal. Epcos compments Mogazin，Issue 2，April.2000
[6]V.S charrer eAal. Epos Corrponets Magazin 2 sue 2，April.2003
[7]H.Thomos“Ferrite Core” U.S. Patent No.6，501，362.Dec.31.2002
[8]F.Nakao，efal.ZEEE Trans，Magn，2002，38(5):3171～3173
[9]H.Meuche，efal. ICF-9，P333
[10]Ferroxcube产品目录
[11]R.lucke，efal. ICF-9，P245.