近十几年来,宽带印刷单极子天线以小型的体积和优良的宽带辐射特性,引起了大家的深入研究。这类天线一般具有复杂多变的结构,以及缺乏机理清楚的统一设计方法。因此,挖掘并定量地表述这类天线的共同工作机理具有重要的现实意义。本文以宽带印刷单极子天线作为研究对象,通过定义输入阻抗频响特性相关函数的方法,分析数种印刷单极子天线之间的阻抗相关系数,再推导出天线的工作原理及宽带特性。在此基础上,设计具有定向辐射特性的新型单极子-环路电磁组合振子天线,应用于穿戴式无线通信系统。主要工作包括:1.论文提出了一种平面宽带单极子天线性能评价方法。首先,定义天线输入阻抗频响特性的相关函数,选择传统的非频变天线作为“模板天线”,然后将其输入阻抗频响特性与七种微带馈电的印刷单极子天线的输入阻抗频响特性进行相关运算,通过数值分析验证印刷单极子天线与具有“模板天线”一致的工作原理,其阻抗特性可被视为无限长非频变天线截断后剩余的频率无关特性,单极子的形状对阻抗带宽的影响并不大。2.在上述研究的基础上,选择具有简单结构的圆形单极子天线并对其稍作改动,设计出一种宽带定向辐射的新型单极子-环路电磁组合振子天线。通过建立等效源模型验证了设计原理的有效性和正确性。然后利用电磁仿真软件IE3D和CST对天线的各参数进行了研究,确定了天线的最佳尺寸。天线的工作带宽为2.76-8.13 GHz,方向图具有稳定的定向波束。3.利用设计的单极子-环路组合振子天线,实现了天线穿戴在人体上的模型仿真与实际测量。利用Agilent’s 8720ET矢量网络分析仪和NSI 2000远场测试系统测量了天线的性能,实测结果和仿真结果吻合良好,天线附在人体手臂上实测的工作带宽为1.8-5.6GHz,在整个阻抗带宽内具有稳定的定向辐射特性,降低了天线与人体之间的相互作用。