新型通信系统的快速发展,促使具有高性能、低成本、小尺寸等终端的研究成为热点。天线作为移动终端收发电磁波的重要器件,在通信系统中发挥着至关重要的作用。然而传统的单一天线已经无法满足新系统的特殊要求。加载具有特殊性能的馈电网络是解决该问题的有效途径。随着通信技术要求的提升,天线及其馈电网络的小型化研究已经成为了重要的研究领域。本文首先介绍了馈电网络中功分器、耦合器和移相器的理论模型和几种常见无源器件小型化技术。然后对馈电网络以及天线的小型化技术进行了新的探索。在分析了微带线阻抗特性的基础上,分别提出了多层返折微带传输线模型、双层返折微带-共面波导传输线模型和新型小型圆极化天线。最后,将提出的小型化模型分别应用于新型无源器件和天线的小型化设计中,缩小了传统无源器件和天线馈电电路体积,地提高了系统的集成度。本文研究内容主要包括以下几个方面:1.基于多层返折微带传输线结构的无源器件小型化研究本文提出了多层返折微带传输线结构模型。结合微带线阻抗特性,详细分析了该结构的阻抗以及相移特性。讨论了该结构中微带线宽度与高度之比和距离与高度之比在不同频率下对传输参数的影响。然后设计出基于该结构的超小型化功分器和耦合器。测试结果表明,基于该结构所设计的新型功分器和耦合器与传统结构的对应器件相比,物理尺寸分别缩小了 98.15%和95.54%。另外,在此研究的基础上,设计了 1/4波长×1/4波长介质平面范围内的一分四功分网络。测试结果表明,该功分网络-15dB相对阻抗带宽达到22.8%,相位差保持在90°±4°范围内。最后,本文提出了基于新型非对称多层返折微带传输线结构的小型化功分器。结果显示,该新型小型化功分器与传统微带功分器相比,在保证甚至提升功分器性能的基础上,物理尺寸缩小了98.4% 。2.基于双层返折微带-共面波导传输线的无源器件小型化研究为了降低制作成本,在总结多层返折传输线理论的基础上,本文提出了新型双层返折微带-共面波导传输线。通过仿真与计算分析,总结出该结构阻抗以及相位特性,分析出该结构中主要参数对其阻抗和相移特性的影响,并依据理论分析结果设计出新型功分器、耦合器以及一分四功分网络。结果表明,工作在1GHz和500MHz的功分器和耦合器与传统结构的对应器件相比,物理尺寸分别缩小了 88%和82.8%。另外,在以上研究的基础上,设计了 1/4波长×1/4波长介质平面范围内的一分四功分网络。结果表明,-15dB相对阻抗带宽由先前研究中的22.8%提升为62.8%,相位差则缩小为90°±2°。3.基于新型无源器件结构的天线的小型化研究本文结合新型小型化无源器件的设计模型,将小形化无源器件放置于环形缝隙耦合圆极化天线内部,提出合二为一的新型小型化天线。新型小型化天线在实现圆极化的同时,降低了天线尺寸。仿真和测试结果表明,在半径为21mm的FR-4介质板上设计出工作频率在2.4GHz的圆极化天线,3dB轴比相对带宽为24%,增益达到3.65dB。