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(diǎn)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(huì)增大，效率會(huì)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(duì)DRA的研究開始于毫米波應(yīng)用，其應(yīng)用頻段已擴(kuò)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(jì)更加靈活。
　　本文重點(diǎn)對(duì)DRA在方向圖可重構(gòu)、多頻、寬帶高增益、認(rèn)知無線電等應(yīng)用中的關(guān)鍵問題進(jìn)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(jì)了高增益、方向圖可重構(gòu)、多頻段天線；針對(duì)現(xiàn)有高增益DRA帶寬較窄問題，研究了如何實(shí)現(xiàn)寬帶高增益的DRA；根據(jù)DRA多模工作時(shí)的寬帶特性，對(duì)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(xì)分析了圓柱形DRA的輻射模式，對(duì)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(lì)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(jì)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(jì)了一個(gè)雙頻段DRA,再結(jié)合金屬套筒本身的諧振，設(shè)計(jì)了一個(gè)三頻段高增益DRA。
　　2.對(duì)同時(shí)提高圓柱形 DRA的增益和帶寬進(jìn)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(duì)天線增益和帶寬的影響，并以此為理論依據(jù)設(shè)計(jì)了一個(gè)寬帶高增益DRA；對(duì)一個(gè)EBG結(jié)構(gòu)的高增益DRA進(jìn)行了改進(jìn)，進(jìn)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(jì)堆疊結(jié)構(gòu)寬帶高增益DRA的設(shè)計(jì)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(jì)出了一個(gè)寬帶高增益DRA，并用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了設(shè)計(jì)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(shí)的寬帶特性以及單模工作時(shí)的窄帶特性設(shè)計(jì)寬帶集成窄帶DRA的方法，并對(duì)其進(jìn)行了試驗(yàn)驗(yàn)證。研究了如何降低在有限的空間里集成兩個(gè)天線時(shí)兩個(gè)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(gè)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(lì)的寬帶矩形 DRA，基于該結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)了一個(gè)寬帶集成窄帶天線，并重點(diǎn)對(duì)該集成天線兩個(gè)端口的隔離問題做了研究，提出了通過引入兩個(gè)短路貼片