西安交通大学周迪教授课题组一直致力于微波介质陶瓷材料及其介质陶瓷天线的研究。近日，课题组以“Fabrication of High Radiation Efficiency Dielectric Resonator Antenna Arrays from Temperature Stable 0.8Zn₂SiO₄-0.2TiO₂ Microwave Dielectric Ceramic”为题发表在Advanced Materials Technologies上。论文共同第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杜超和李祥坤，通讯作者为西安交通大学周迪教授。

高辐射效率阵列天线对于实现6GHz以下第五代（5G）移动通信系统具有重要意义，但其在基站系统中的高功耗往往受到限制。该研究通过提出了一种由温度稳定的0.8Zn₂SiO₄-0.2TiO₂复相陶瓷制成的高辐射效率的4 × 4圆柱形介质谐振器阵列天线。其中，TiO₂掺杂的Zn₂SiO₄复相陶瓷是通过传统的固相反应法法合成的。值得注意的是，在烧结温度为1250℃时，实现了最佳的微波介电性能（ε_r ~ 8.24，Q × f ~ 35000 GHz@8.08 GHz，TCF ~ +4.6 ppm/°C）。基于此，首先利用微带缝隙馈电结构激励起该圆柱型介质陶瓷谐振器的HE11δ模式。其次，通过使用T型阻抗变换器的微带馈电网络，设计了一款高效的4×4介质谐振器天线阵列。最终，制备了该器件原型，测量结果表明，辐射效率提高了87%，交叉极化水平低于-35dB，其中0.8Zn₂SiO₄-0.2TiO₂陶瓷谐振器具有低的介电常数、高的品质因数、近零温度系数、机械稳定性以及低成本，表明所提出的4×4天线阵列可以潜在地应用于6GHz以下的5G 基站通信系统。

周迪，教授、博士生导师、西安交通大学电子科学与工程学院副院长。在国际知名期刊发表科技论文200余篇（J Am Ceram Soc、J Mater Chem (A/C)、Chem Mater、Adv Funct Mater、Acta Mater、Appl Phys Lett等，其中第一作者文章60篇，通讯作者文章共176篇），总引用次数10000余次（Google Scholar H-index=54），申请中国发明专利25项（已授权17项）。主持国家自然科学基金、陕西省国际合作项目、华为公司横向课题等，在微波介质结构性能调节分析、LTCC低温共烧陶瓷技术应用、谐振器滤波器及天线基板应用等方面取得一系列新颖的研究成果。

近期，课题组在高辐射效率的微波介质陶瓷天线领域取得了一系列新颖的成果：Applied Physics Letters, 2022, 120 (22), 223301（基于等效磁壁理论，开展了宽带低剖面介质陶瓷谐振器天线设计与研究）；Advanced Electronic Materials, 2022, 2101414（K45高性能介质贴片天线研究）；ACS Applied Materials & Interfaces, 2021, 13 (39), 46866-46874（采用高品质因数AlON透明介质陶瓷，构建了一款具有美学装饰的Wi-Fi天线）等。更多内容欢迎访问周迪教授课题组主页http://gr.xjtu.edu.cn/web/zhoudi1220。

C. Du, X. K. Li, D. Zhou*, S. F. Wang, R. T. Li, X. G. Yao, H. X. Lin, H. Y. Peng, T. Zhou, S. K. Sun, S. Xia, Z. Xu, Fabrication of High Radiation Efficiency Dielectric Resonator Antenna Arrays from Temperature Stable 0.8Zn₂SiO₄-0.2TiO₂ Microwave Dielectric Ceramic, Advanced Materials Technologies, 2023, 2201985.

论文链接：https://doi.org/10.1002/admt.202201985