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谐振式反射器(resonance-based reflector,RBR)天线具有宽频带、尺寸小和定向辐射等优点。这类天线的反射器虽然能够实现较宽频内的同相反射,但是存在反射幅值不高的缺点,尤其是在高频时反射幅值偏低,很难实现较宽的前后比(front-to-back ratio,FBR)带宽。本文针对这一问题,设计了两款能够有效提高反射系数幅值的宽带谐振式反射器,即三杠圆环型谐振式反射器(ring with three stubs resonance-based reflector,RTS-RBR)和四小圈型谐振式反射器(ring with four circles resonance-based reflector,RFC-RBR)。基于这两款谐振式反射器设计的定向天线具有更宽的前后比带宽。另外,基于微波的人体探测技术是近年来的研究热点。这一技术对天线提出了很高的要求,比如宽频带、定向辐射、小型化和可共形等。本文针对这些要求,将谐振式反射器技术应用于人体探测天线的设计和研究。另外,还研究了柔性材料的谐振式反射器共形天线,并对其在人脑中的应用进行了仿真分析。本文主要的工作是:1.首先简单介绍了传输线的相关理论。然后分别从“场”和“路”的角度介绍了谐振式反射器的工作机理。最后比较了谐振式反射器与AMC、FSS实现同相反射和低剖面的原理,分析了它们的优点和缺点,突出了谐振式反射器在宽频带和小型化中的应用前景。2.三杠圆环型谐振式反射器及宽频带定向天线的设计与研究。在现有的圆环型谐振式反射器的基础上,设计了一款在同相反射带内具有较高反射幅值的谐振式反射器,即三杠圆环型谐振式反射器。该反射器在同相反射带3.23-6.24 GHz(63.57%)内的反射幅值在0 dB和-11.53 dB之间变化。然后设计了以水滴状蝶形天线为辐射单元的三杠圆环型谐振式反射器宽带定向天线。该天线实现了实测的阻抗带宽为3.48-6.12 GHz(55.00%),实测前后比带宽(FBR>10 dB)为3.48-6.12 GHz(55.00%),最大的前后比数值达到了20.4 dB,且天线剖面高度仅为0.15λ。该天线的前后比带宽与圆环型谐振式反射器天线的37.29%(FBR>5 dB)相比,增加了17.71%,达到了55%(FBR>10 dB)。3.四小圈型谐振式反射器及宽频带定向天线的设计与研究。为了在保证较宽带宽的同时降低反射器的工作频率,缩小天线的尺寸,设计了一款与三杠圆环型谐振式反射器具有几乎相同物理尺寸,但谐振频率更低的四小圈型谐振式反射器。该反射器在同相反射带2.61-5.59 GHz(72.68%)内的反射幅值在0 dB和-6.93dB之间变化。反射器谐振频率为2.73 GHz,与三杠圆环型谐振式反射器的谐振频率3.35 GHz相比,谐振频率减少了620MHz,而且反射幅值更大。然后设计了以椭圆单极子天线为辐射单元的四小圈型谐振式反射器宽带定向天线。该天线实现了测量的阻抗带宽为2.12-6 GHz(95.57%),实测前后比带宽(FBR>10 dB)为2.2-4.74 GHz(73.20%),最大前后比达27.21 dB,且天线的剖面高度为0.12λ。4.非共形及共形谐振式反射器天线对生物电磁特性分析的研究。以四小圈型谐振式反射器定向天线为工作天线,研究其在人脑探测中的传输特性及与人脑的相互作用,包括天线电磁波在人脑中的场分布分析和SAR分析等。另外,还对共形的柔性谐振式反射器天线进行了仿真。研究了谐振式反射器弯曲变形对天线定向特性的影响,以及对人脑电磁特性效应的影响,包括SAR分析等。非共形和共形谐振式反射器天线在人脑探测中都具有良好的辐射性能,且符合安全标准的规定,在生物电磁领域具有良好的应用价值。但是共形天线更易与人体结构贴合。