随着无线技术的飞速发展,无线电频谱逐渐向毫米波频段拓展。介质谐振器天线采用介质结构作为天线的辐射主体,避免了毫米波频段金属类天线欧姆损耗较大的问题,顺应了未来无线电系统的发展趋势。与此同时,很多实际的无线电系统对天线提出了越来越高的宽波束性能指标要求。由此可见,宽波束介质谐振器天线在未来无线电系统中极具应用潜力,在自动驾驶、卫星定位等众多领域中具有较高的潜在应用价值。因此,如何展宽介质谐振器天线的波束宽度是一个面向未来且极具学术价值的研究课题。论文基于矩形介质谐振器天线的基本理论与其内外场闭式表达式,深入研究了介质谐振器天线半功率波束宽度与轴比波束宽度的展宽方法。论文的主要研究成果可总结如下:1、基于矩形介质谐振器天线的内场表达式,提出了一种拓展介质谐振器天线方向图波束宽度的方法。为了验证该方法的有效性并解释其原理,文中设计了一款工作在TE113y模式下的矩形介质谐振器天线。该天线通过加载两对高介电常数介质贴片来拓宽其E面方向图的波束宽度,并向下翻折金属地板使其H面波束得到展宽。通过改变一些重要的参数,可有效调节该天线的E面及H面方向图的波束宽度。实测结果表明,该天线的E面和H面方向图的最大半功率波束宽度分别为210°和137°,且在3.02GHz至3.26GHz频段(相对带宽为7.6%)内,天线的E面和H面方向图波束宽度均大于120°,且天线增益高于2.2dBi。为了进一步验证所提出设计方法的指导意义,文中还提出了一种衍生设计方案,通过在矩形介质谐振器天线顶端设置凹槽,同样可以实现天线E面方向图波束宽度的拓宽。2、基于由洛伦兹互易定理所推导出的介质谐振器天线馈电理论,提出了一款复合馈电的宽波束圆极化矩形介质谐振器天线,其复合馈电结构由微带馈电的细长矩形缝隙以及一对弯折的印刷金属条带构成,其中矩形缝隙激励起矩形介质谐振器的TE1δ1y模,印刷金属条两臂能够激励出矩形介质谐振器的TEδ11x。通过调节印刷金属条的结构尺寸即可在这两个正交模式间产生90°相位差,实现宽轴比波束的圆极化辐射。除此之外,通过调节介质谐振器的尺寸来改变天线的口径大小,并适量减小金属地板尺寸,天线的半功率波束宽度也得以拓宽。天线的测试结果显示该天线在φ=0°和φ=90°两个主面的最大轴比波束宽度分别为224°和165°。天线在4.3 GHz至4.8 GHz频带(相对带宽11%)内φ=0°和φ=90°两个主面的3dB轴比波束宽度均大于122°,半功率波束宽度在101°到127°范围内,在θ=0°方向上天线的增益高于4.7dBic。此外,天线的阻抗频带为3.58GHz到5.55GHz(相对带宽为43%),3dB轴比带宽为4.3GHz至4.9GHz(相对带宽为13%)。