近日，西安交通大学电信学部电子科学与工程学院多功能材料与结构教育部重点实验室周迪教授团队在国际权威期刊《应用物理评论》（Applied Physics Reviews）发表题为《介质谐振器天线的最新进展：材料、设计、制造和性能》（Recent Progress in Dielectric Resonator Antenna: Materials, Designs, Fabrications and Their Performance）的综述论文，系统介绍了近年来微波介质陶瓷谐振器天线的最新成果。《应用物理评论》是物理和工程技术领域顶级综述期刊之一，主要发表基于作者课题组系统性研究工作的评述文章，要求对相关研究领域的未来发展方向给出视野独特、具有前瞻性的展望。
介质谐振器天线的主要应用场景
无线通信技术对现代生活方式有重大影响，包括通信、商业、安全、安保、生产力和社会功能。现代无线通信技术有可能以超快的速度支持数以百万计的设备，从而重塑产业发展和服务平台，包括但不限于智能教育、新媒体、智能医疗、智能交通和工业互联网。现代通信系统需要满足大量用户的高流动性、高数据率、低延迟、高容量和广覆盖、高效频谱利用、低功率耗散、低成本和小型化的要求，这给高效射频电子系统的设计带来挑战。天线是通信系统的核心元素，对其性能有着广泛的影响。而介质谐振器天线（DRA）在通信领域享有盛誉，由于其具有多种优势，包括：小型化、重量轻、低损耗、高辐射效率、易于激发、多样化的馈电技术以及易于与无源和有源微波集成电路集成，同时介质谐振器材料可广泛使用微波介质陶瓷，加工制造技术简单以及在宽频率范围内具有灵活性。近年来，微波介质陶瓷已被广泛应用于卫星电视、雷达、移动通讯、电子计算机及现医学等众多领域。具有损耗低，频率温度系数小，介电常数高等特点。随着，5G通信技术的兴起，低损耗的微波介质陶瓷材料实现了快速增长，并发挥越来越重要的作用。围绕介质陶瓷谐振器天线领域，周迪教授课题组开展了系统的研究，在高品质因数微波介质陶瓷领域取得了一系列新颖的成果，同时，基于高品质因数微波介质陶瓷设计了一系列具有高辐射效率的介质陶瓷谐振器天线器件，为5G通信技术中需求的低功耗和小型化问题奠定了基础。
本综述论文系统介绍了微波介质陶瓷材料在DRA中的应用，DRA形状，DRA馈电技术以及DRA性能设计分析。在DRA性能设计中，讨论了紧凑、低轮廓、高增益、宽波束、圆极化、宽频带的DRA以及DRA阵列和MIMODRA阵列的去耦方法，为设计者提供了达到DRA特殊性能的设计指南。此外，论文中进一步深入讨论了微波介质陶瓷的制造过程和表征方法，这些方法在决定DRA的性能方面起着非常重要的作用。最后，作者展望了微波介质陶瓷在DRA应用中面临的挑战与机遇。论文共同一作者为西安交通大学电信学部电子科学与工程学院博士生Muhammad Shehbaz和杜超，通讯作者为西安交通大学周迪教授。研究工作得到了国家自然科学基金、陕西省国际合作项目等项目的支持。
论文链接：https://doi.org/10.1063/5.0128779