伴随着信息网络的更新换代,人们步入了无线互联时代。新一代的无线互联技术将实现电子产品千兆比特速率的无线传输,可以使人们真正体会到高速无线传输带来的便捷。这些新兴的互联技术的发展需要结合高效率、高集成、低功耗、低成本的无线系统设计。天线是无线通信系统中的重要组成部分,无线互联技术利用天线技术,取代传统的金属互连线,实现了芯片内部或芯片之间的互联。然而无线互联的硅基片上天线存在效率低的严重问题,辐射方向的不同也会影响到天线的空间辐射效率。介质谐振器天线具有尺寸小、馈电方式多样、辐射效率高,多模特性等优点,是解决上述问题的合适天线单元。本文以介质谐振器天线作为辐射单元,针对天线的高效率和高方向性展开相关研究。论文首先介绍了研究背景及意义,总结了介质谐振器天线相关方面的国内外研究现状。然后介绍了介质谐振器天线的基本理论,包括介质谐振器的基本参数,圆柱形介质谐振器天线的分析方法,以及介质谐振器天线的馈电方式。其次,针对介质谐振器天线的高效率和高方向性技术,主要完成了如下工作:1.研究了60GHz硅基片上介质谐振器天线的效率问题,提出“钥匙形”介质谐振器天线作为辐射单元,覆盖了微带传输线;同时在硅基中嵌入空气腔,减少了耦合到硅基中损耗掉的能量,提高了辐射效率和馈电效率。在57~65GHz的带宽范围内,天线效率从4.5%~8%提高到了17%~22%。2.研究了介质谐振器天线在低次模工作条件下的高方向性辐射,设计了圆柱形、圆环形、圆环形附铜箔三种介质谐振器天线,通过改变介质谐振器内部的电场分布,分别得到了宽波束、窄波束和马鞍形波束。3.研究了探针馈电介质谐振器天线的交叉极化抑制,通过在圆环形介质谐振器天线的内壁附加铜箔的,改变了电场分布。与普通圆环形介质谐振器天线相比,交叉极化电平降低了15d B,同时增益提高了0.5d B。4.研究了一种偏向辐射的介质谐振器天线设计,在偏离馈电一侧穿孔并进行金属孔化。通过分析优化穿孔的大小与位置,实现了圆柱形介质谐振器天线稳定的偏向辐射,在400MHz的带宽内偏向辐射角度稳定在36°~37°。