介质谐振器天线（Dielectric Resonator Antennas,DRAs）具有多设计自由度、尺寸小、导体损耗低以及辐射效率高等优点,可广泛应用于现代无线通信系统。同时可借助DRA理论对腔体谐振器类天线进行结构创新和性能优化。本文结合DRA谐振模式和射频馈电网络等微波电磁理论,探索DRA内部电磁谐振与辐射的工作机理,对腔体谐振类天线在宽带通信中的应用展开研究。应用于无线通信系统的高性能谐振器天线具有重要的学术意义和工程价值,主要研究内容如下:1.针对通信系统宽带化以及射频器件集成化需求,提出一款由超材料结构组合而成的空腔立方体谐振器天线。基于介质波导理论,对该腔体谐振器天线内的谐振场分布进行推导。分别采用缝隙耦合馈电与探针馈电两种方式激励该腔体谐振器天线,得到了具有较优宽带特性的TE与TM两种工作模式。在两种不同工作模式下,天线的实测阻抗带宽分别达到17.0%和25.0%,工作频段内的平均增益为7.67 d Bi和5.33 d Bi,辐射方向图稳定。验证了由超材料结构组成的腔体谐振器天线具有与DRA相同的谐振和辐射工作机理,并能呈现良好的辐射性能。空腔谐振器天线富足的内部空间可用于封装和集成部分射频电路,适合封装天线的开发和应用。2.针对DRA方向图不稳定、后向辐射强等问题,提出一款具有良好辐射性能的宽频分形介质谐振器天线。基于互补天线原理,利用弯钩形电偶极子与磁偶极子DRA组合,实现对DRA的辐射方向图、前后比以及增益等指标的改进。为进一步优化天线阻抗匹配性能,对矩形DRA采用了类Koch几何分形设计。采用介质分层方法同时激励DRA内的主模和高阶模,以拓展天线的阻抗宽带。进行了大量的参数分析,从而归纳出天线结构与工作性能之间的映射关系。这款天线实际测试的带宽达到17.26%,平均增益为5.96 d Bi,前后比大于18 d B。凭借其结构紧凑、辐射性能良好等优点,天线可以很好地适用于无线局域网、专用短程通信系统和6 GHz-Wi Fi等通信系统。3.针对滤波器与天线的集成和一体化设计,提出一款具有滤波性能的宽带圆极化介质谐振器天线。在地面蚀刻矩形槽结构,以优化单端口馈电天线的轴比带宽。根据馈电传输线上表面电流的分布规律,在合理的位置添加电容性的滤波枝节,成功在天线通带外引入两个辐射零点。为了进一步增强高频阻带中的抑制水平,将阶梯形介质谐振器切角为“鱼形”结构,使得带外抑制水平大于15 d B。天线的仿真和测量结果均表明,天线在工作频带内显示了良好的宽带滤波性能,阻抗带宽为37.8%,AR带宽为25.1%,剖面高度为0.078λ0（λ0是5.47 GHz的自由空间波长）。凭借馈电简单、结构紧凑、低剖面等优点,这款天线可适用于5G以及WLAN等通信领域。