[00140666]介质谐振器天线的理论与应用技术

本项目成果属于电子与通信技术范畴。 作为无线通信系统的重要“耳目”,天线性能的好坏直接影响通信质量的优劣。介质谐振器天线具有尺寸小、重量轻、损耗低和易激励等优点,自1983年提出后在天线领域备受关注。近年来,随着无线通信技术的飞速发展以及微波毫米波通信的日益普及,对各种高性能介质谐振器天线的需求也日益提升。2015年“新一代宽带无线移动通信网”国家科技重大专项中明确将“基站小型化介质天线研制及产业化”列入其中。 本项目研究始于1993年10月,结于2014年2月。20年来以第一完成人梁国华教授为首的研究团队始终活跃在介质谐振器天线领域的前沿。依托于多项国家自然科学基金和香港政府优配研究基金,本项目致力于介质谐振器天线的理论与应用技术基础研究,主要科学发现包括： 一、首次给出介质谐振器天线完整的理论分析方法,提出并严格求解共形带条介质谐振器天线的输入阻抗和辐射方向图。基于此,首次实现基于带条的宽带及圆极化介质谐振器天线。 二、揭示介质谐振器天线不同模式的不同辐射特性,基于此,1)提出新型双模双频介质谐振器天线并首次给出解析计算公式,在给定任意两个谐振频率的前提下可直接推导出天线的尺寸,极大简化天线的设计流程;2)采用不同模式实现多功能介质谐振器天线,将有源/无源器件与介质谐振器天线集成,减小系统尺寸;3)采用TM模式实现全向介质谐振器天线,并首次将介质极化器与介质谐振器集成形成紧凑型全向圆极化天线,可广泛应用于通信、电子干扰以及电子侦察等领域;4)采用互补电磁偶极子模式实现首个三维全向介质谐振器天线,充分发掘出介质谐振器天线设计的灵活性和多样性,避免引入复杂天线阵列及馈电网络。 三、首次发现电磁波在透明水晶玻璃内可有效振荡形成辐射,从而实现首个透明美化玻璃谐振器天线,将传统透明天线的增益从普通的-5dBi大幅提升至5dBi。基于此,提出照明灯罩天线和水晶饰物天线,实现科学与艺术的完美融合。该成果被多名国际知名专家评价为“超越了传统天线的设计思路,是天线领域的一大突破”。 本项目的研究涵盖了介质谐振器天线相关理论与应用技术基础的方方面面,对整个介质谐振器天线方向的发展起了至关重要的推动作用。项目研究取得丰硕的研究成果,共发表论著2本,SCI论文108篇,其中IEEE Transactions论文51篇;论著被他引3000余次;授权美国专利5项、中国发明专利4项。2014年,以刘盛纲院士为组长的鉴定委员会一致认为本项目综合水平达到国际领先。第一完成人梁国华教授因在介质谐振器天线的杰出贡献于2010年11月被遴选为IEEE Fellow,2012～2014年任IEEE APS杰出演讲人; 2013年获香港城市大学杰出研究奖（Research Excellence Award, 全校仅2人）;同年被遴选为天线领域国际顶级期刊“IEEE Transaction on Antennas and Propagation”主编,成为该刊自1952年创刊以来首位亚洲主编。