【摘 要】
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随着下一代无线通信系统在通信速率、容量方面的大幅提升,毫米波天线对性能设计提出了新的挑战,如何实现低成本、可重构、高增益、高效率、宽带宽的毫米波天线是目前亟需解决的问题。介质谐振器天线（DRA）因其极低的欧姆损耗,较高的辐射效率（一般能达到90%以上）和较低的成本,成为了毫米波天线设计的选择方案之一。然而DRA还需要同时解决带宽、增益以及可重构的问题,基于此本文主要针对于宽带、高增益的可重构DRA
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随着下一代无线通信系统在通信速率、容量方面的大幅提升,毫米波天线对性能设计提出了新的挑战,如何实现低成本、可重构、高增益、高效率、宽带宽的毫米波天线是目前亟需解决的问题。介质谐振器天线（DRA）因其极低的欧姆损耗,较高的辐射效率（一般能达到90%以上）和较低的成本,成为了毫米波天线设计的选择方案之一。然而DRA还需要同时解决带宽、增益以及可重构的问题,基于此本文主要针对于宽带、高增益的可重构DRA进行了研究与设计,主要研究内容包括以下几个部分:（1）阐述了介质谐振器天线的基本理论,天线的基本参数以及基本DRA设计的方法。总结并分析了国内外DRA的研究现状,其中存在的问题和不足,并提出了基本解决思路。（2）设计并实现宽带和高增益的DRA。通过堆叠多层矩形DR、介质材料的选择、馈电方式的选择等扩展了DRA的带宽,天线中心频率为15.25GHz,工作在11.59-18.92GHz范围内,天线阻抗带宽百分比为48%;采用十字组合阶梯DR的方式,扩大天线的辐射面积并采用金属锥形反射器和DRA组合的方式极大的扩展了DRA的增益,天线在中心频率处的最高增益为15.3d B,而在天线工作频率内天线的增益不低于10d B。（3）基于宽带和高增益的DRA设计的基础上,通过设计可重构的双端口馈电网络,实现了一种宽带极化可重构DRA的解决方案,所提出方案可实现0°和±90°线极化之间的转换、左旋/右旋圆极化的转换以及线极化和圆极化之间的转换。DRA的阻抗百分比带宽在6.05-13.4GHz为93.6%,圆极化状态的3d B轴比在3.50 8.50GHz为87.8%。阻抗和轴比重叠带宽在6.05-8.50GHz,且增益不小于5d B。（4）为了更好地增加DRA泛用性和扩展性,论文在宽带极化可重构天线的基础上,设计了可调锥形反射器的方法提高DRA的增益,该方法通过设计可调的反射器与DRA进行组合设计,从而实现宽波瓣、窄波瓣和双波瓣的三种方向图模式。文章最后通过对实测结果进行了分析验证了DRA的设计。
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