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随着频谱资源的不断开发和使用,宽带、小型化与双极化等技术在未来无线通信系统中变得越来越重要,尤其在卫星通信、电子对抗等国民经济和军事应用领域。为此本论文提出了宽带、双极化介质谐振器天线与超宽带、圆极化平面天线等多项创新性设计,并完成了相应的实验验证。论文主要包括以下几方面内容:第一,提出了一种U形结构的宽带介质谐振器天线,从理论上分析了该结构介质谐振器的谐振模式,并研究了两种馈电贴片结构。实验结果表明,采用椭圆形贴片馈电和采用倒三角形贴片馈电的U形介质谐振器天线的相对阻抗带宽分别达到72%和84%,处于国际先进水平。第二,研制了高隔离度双极化介质谐振器天线。通过采用对称馈电和反相馈电等技术,有效地改善了双极化介质谐振器天线的端口隔离度和交叉极化电平。其两极化端口的实测隔离度优于42dB,并实现了主瓣内天线的交叉极化电平低于-21dB,该性能已超过现有国际文献报道的结果。此外还设计了S/X双波段双极化介质谐振器天线和微带天线的混合型天线阵。第三,研制了UWB全向平面单极天线。通过分析辐射贴片形状和馈电结构对天线方向性的影响,提出矩形辐射贴片和双点馈电结构来改善天线的全向特性。同时提出在馈线中嵌入调谐枝节实现对WLAN频段的阻带特性。理论仿真和实测结果表明,该天线在UWB频段内具有良好的全向辐射特性。第四,提出了L形枝节馈电的圆极化分形平面缝隙天线,并分析了一阶和二阶分形结构的正菱形缝隙天线。一阶分形正菱形缝隙天线与不采用分形缝隙的天线相比,具有较宽的阻抗带宽,相对阻抗带宽为50.4%(3.74GHz-6.26GHz),轴比小于3的相对带宽为13.3%(4.9GHz-5.6GHz);而二阶分形的缝隙天线具有较小的尺寸,在最低谐振频率相同的情况下,二阶分形缝隙天线仅为一阶分形缝隙天线尺寸的67%。