摘要
随着第五代移动通信技术的不断发展，射频前端需要满足高集成和小型化的发展趋势。天线和滤波器在射频系统中起着重要的作用，传统的设计思路是单独设计天线和滤波器然后将两者级联，这种方法使得天线和滤波器之间需要额外的匹配电路，这就占用了很大的空间资源。针对此问题，射频领域的研究人员提出了滤波天线的概念，即将天线和滤波器设计为一个模块。已有研究中，滤波天线的综合设计和基于滤波器的滤波天线联合设计方法已有成熟的理论体系，而滤波天线的融合设计方法和理论还不够完善，因此，本文针对滤波天线的融合设计方法进行了深入研究，具体的研究内容如下： （1）设计了一款宽带外抑制滤波天线。该滤波天线由两层圆形贴片，两个短路销钉和一对半模缝隙组成。叠层圆形贴片的添加不仅大幅度提高了天线的阻抗带宽，而且利用圆形贴片的高次模在高阻带实现了很宽的带外抑制效果，并且在不影响天线辐射模式的前提下，通过添加销钉和半模缝隙实现了低阻带的滤波效果。整个滤波天线具有带宽较宽、宽带外抑制的特点。 （2）设计了一款双波束辐射滤波天线。该滤波天线基于矩形贴片天线TM20模式实现了双波束辐射，采用交叉枝节馈电结构激励天线，该馈电结构不仅大幅度拓宽了天线的阻抗带宽，而且在低阻带引入了一个增益零点，并且在不影响天线辐射模式的前提下，通过添加两对寄生贴片，在低阻带实现了更宽的阻带滤波范围，通过在贴片上添加对称的U型槽和在地板上添加对称的缺陷地结构，实现了滤波天线高阻带滤波效果。整个滤波天线具有双波束辐射、高频率选择性的特点。 （3）设计了一款双频带滤波天线。该滤波天线通过改变矩形贴片的形状为梯形贴片，并且添加两个开路枝节进行电流塑形，开路枝节同时也提供了两个增益零点。本设计采用缝隙耦合馈电的方式同时激励了滤波天线的TM01模式和TM02模式，通过添加一对全模缝隙，增加了两个通带之间的滤波效果。
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