寬帶、高增益介質(zhì)諧振天線研究.pdf

1、微帶貼片天線和介質(zhì)諧振天線（Dielectric Resonator Antenna，DRA）是適合現(xiàn)代無線通信發(fā)展的兩種小型天線，它們的主要優(yōu)點為體積小、重量輕、成本低、輻射效率高、饋電容易等。隨著通信系統(tǒng)載頻的升高，金屬天線的導(dǎo)體損耗會增大，效率會變低。而介質(zhì)諧振天線的導(dǎo)體損耗可以被忽略，并且其材料的介質(zhì)損耗可以非常低，因此DRA很適合用于毫米波波段。盡管對DRA的研究開始于毫米波應(yīng)用，其應(yīng)用頻段已擴展到較低頻段。此外，與二維結(jié)構(gòu)的

2、貼片天線以及一維的單極天線相比，三維結(jié)構(gòu)的DRA有更多自由度，這使得DRA的設(shè)計更加靈活。
　　本文重點對DRA在方向圖可重構(gòu)、多頻、寬帶高增益、認知無線電等應(yīng)用中的關(guān)鍵問題進行了研究。本文緊密結(jié)合DRA的多模特性，分析了圓柱DRA高次模的輻射特性，并根據(jù)其高次模設(shè)計了高增益、方向圖可重構(gòu)、多頻段天線；針對現(xiàn)有高增益DRA帶寬較窄問題，研究了如何實現(xiàn)寬帶高增益的DRA；根據(jù)DRA多模工作時的寬帶特性，對DRA在寬帶通信中的應(yīng)用做了

3、研究。論文取得的主要研究成果為：
　　1.詳細分析了圓柱形DRA的輻射模式，對利用圓柱DRA的高次模提高其增益做了研究；研究了不同高次模的激勵方法和不同高次模的輻射方向圖，并根據(jù)DRA的高次模設(shè)計了方向圖可重構(gòu)天線；基于圓柱形DRA的高次模，通過引入環(huán)形貼片，設(shè)計了一個雙頻段DRA,再結(jié)合金屬套筒本身的諧振，設(shè)計了一個三頻段高增益DRA。
　　2.對同時提高圓柱形 DRA的增益和帶寬進行了深入的研究：利用環(huán)形貼片 TM12模

4、的高增益特性提高了圓柱DRA的增益，研究了雙環(huán)、三環(huán)貼片結(jié)構(gòu)以及金屬套筒對天線增益和帶寬的影響，并以此為理論依據(jù)設(shè)計了一個寬帶高增益DRA；對一個EBG結(jié)構(gòu)的高增益DRA進行了改進，進一步提高了其增益和帶寬；分析了堆疊結(jié)構(gòu)DRA帶寬增大和增益提高的原理，給出了設(shè)計堆疊結(jié)構(gòu)寬帶高增益DRA的設(shè)計流程，利用堆疊圓柱DRA的高次模和圓柱金屬腔的諧振模，設(shè)計出了一個寬帶高增益DRA，并用實驗驗證了設(shè)計方法的可行性與有效性。
　　3.提出了

5、利用介質(zhì)諧振天線多模工作時的寬帶特性以及單模工作時的窄帶特性設(shè)計寬帶集成窄帶DRA的方法，并對其進行了試驗驗證。研究了如何降低在有限的空間里集成兩個天線時兩個天線之間的互耦。提出了將平面單極子的輻射貼片作為另一個縫隙饋電的DRA的地板的天線集成方法，使集成天線的結(jié)構(gòu)更加緊湊。
　　4.研究了豎直貼片激勵的寬帶矩形 DRA，基于該結(jié)構(gòu)設(shè)計了一個寬帶集成窄帶天線，并重點對該集成天線兩個端口的隔離問題做了研究，提出了通過引入兩個短路貼片