随着现代通信技术的高速发展,物联网的应用越来越普及。通信技术的载波频率越来越高,金属天线的导体损耗会增大,效率会降低。体积小、成本低、辐射效率高的介质谐振器天线成为现代通信中最合适的选择。与传统的贴片天线相比,三维结构的介质谐振器具有更高的增益,设计更加灵活。本论文的研究重点是对介质谐振器在金属环境下的工作性能进行研究,通过使用介质谐振器,结合圆柱体介质谐振器的高增益、小型化、谐振模式关于地面对称等特点,在实现射频识别(Radio Frequency Identification,RFID)抗金属标签天线与金属结构健康传感的等问题上进行研究。为实现基于介质谐振器的小型化抗金属标签天线,本文以研究介质波导和介质谐振器的谐振模式为切入点,研究RFID标签天线的工作原理和设计指标。设计基于介质谐振器的RFID抗金属标签天线,实现介质谐振器的金属裂纹传感,深入探索介质谐振天线的工作原理以及介质谐振器在金属表面的工作特性。本文工作主要包括两方面,一方面是根据国内的RFID抗金属标签的频段与指标要求,设计出一款基于介质谐振器的小型化抗金属RFID标签天线。通过电磁仿真软件调试,选取介电常数为90的陶瓷作为介质谐振器介质材料,通过金属圆环实现对芯片的电气连接以及阻抗匹配。谐振器的高度为9 mm,直径为25.5mm。仿真结果显示,金属标签天线在金属表面工作,在中国超高频(Ultra High Frequency,UHF)RFID频段(920 MHz-925 MHz)的工作区间中,增益保持在0dB以上,最高增益达到4dB。本文的另一项工作是研究金属裂纹对介质谐振器工作状态的影响,研究介质谐振器谐振频率的偏移状况。并利用此特点,结合使用高介电常数材料时,介质谐振器的增益高、Q值大等特点,实现以介质谐振器作为传感模块,通过观察谐振器RCS,提取谐振器的实时谐振频率,实现金属裂纹的监测。通过数据处理,得出介质谐振器谐振频率与裂纹深度在一定范围内呈正相关的关系,并通过实际测试,验证监测方法的可行性。