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随着无线通讯与移动网络的迅速发展,人类即将迈入5G时代。而天线作为通信过程中的关键器件,适合5G通信频段的新型高性能天线将极大推动5G通信的发展。“新型”表现在新材料与新结构两方面,新材料如石墨烯能赋予天线新的特性,而新结构能保证天线优良的性能。本文将石墨烯材料应用于介质谐振器天线设计中。一方面,基于石墨烯的天线能够达到传统金属天线相同的性能水平;另一方面,其超高电导率、热导率、耐腐蚀以及柔性等材料特性赋予了天线更多的功能。具体工作如下:（1）开展了石墨烯薄膜作为天线馈线的研究。设计了一种微带渐变线侧面馈电的矩形介质谐振器天线,该天线采用电导率高达1.1×106 S/m的石墨烯薄膜馈电。讨论了四种馈电形式对天线性能的影响,所提出的馈电方式能够激励矩形介质谐振器三种辐射模式。实验表明:天线实现了11.63%（3.243.64GHz）的-10dB工作带宽。在3.5GHz中心频率处,有4.48dBi的峰值增益。结果说明石墨烯能很好地耦合介质谐振器,该新型介质谐振器天线可以达到与金属天线一致的性能。此外,还将此单个天线拓展为2×2的阵列天线,天线性能良好,增益增加至9.8dBi。（2）开展了小型化频率选择表面的研究。设计了一种新型结构的石墨烯带阻型频率选择表面,该频率选择表面是一个“汉堡式”三层结构,上下两层为高电导率石墨烯膜的复合型耶路撒冷单元,中间为介质基板。所设计的结构与传统十字结构相比,能有效减小88.9%的单元尺寸。该频率选择表面在34GHz处都有很好的阻断效果,在中心频率3.5GHz处,S21达到了-45dB左右。（3）将所设计的频率选择表面应用于介质谐振器天线阵列中。天线为双端口开槽馈电的1×2天线阵列,频率选择表面由2×10基本单元组成,放置在两个介质谐振器E平面中间。结果表明:引入石墨烯频率选择表面后,两个介质谐振器之间的互耦效应明显减小,平均减小了7dB以上,并且几乎不影响天线的回波损耗与辐射方向图。本文所研制的新型高性能介质谐振器天线与天线阵列均工作在3.5GHz左右,具有结构简单、材料新颖、尺寸较小、带宽适宜、性能良好的特点,为未来5G通信天线的设计提供思路。