在射频前端系统中,滤波器和天线是两种重要的无源器件。滤波器的功能就是允许某一个频段的信号顺利通过,抑制另外频段的信号。滤波器通常分为高通、低通、带通三种类型,例如高通滤波器就是只能接收高频的信号,低频的信号则被滤掉了。由于移动通信中可用频段越来越多,带通滤波器的应用最为广泛。天线作为射频最前端的器件,它的作用是主要是接收和发射信号。由于天线自身没有滤波特性,它接收和发射的信号在不需要的频段可能也会有一定的能量辐射出去,所以通常需要一个滤波器进行频率选择。这两个器件经常被同时应用于现代无线通信系统中,并且在射频前端系统中占据很大的面积。为了实现射频前端系统的小型化,可以通过将滤波器和天线集成在一起设计,这样不仅能缩减系统体积,减少系统成本,还能在一定的程度上提高系统的性能。本课题在深入研究滤波器和天线理论的前提下,设计了三种新型的滤波天线,它们均能在没有额外滤波电路的基础上表现出很好的辐射性能和滤波性能。本论文的主要工作包括:(1)紧凑的差分馈电滤波天线。这一部分主要介绍设计的一种差分馈电的滤波天线。这种天线在无需额外滤波电路的前提下,通过寄生贴片和U型槽的作用在增益曲线上分别产生一个零点,得到了一个带通滤波效果。同时,这种天线采用差分馈电的形式,解决了传统差分馈电信号隔离度的问题,在保证结构紧凑的条件下,得到了较高的增益。(2)无外加滤波电路的高增益贴片天线。这一部分主要是在前面差分滤波天线的基础上,设计一款单馈的滤波天线,可以将带外抑制效果做到更好(达到滤波器的抑制标准)。采用的方法是在寄生贴片和U型槽产生滤波效果的基础上加了三个短路探针使得馈电贴片上面低频的电场模式发生改变,有了一个模式抑制的效果,这样低频的电流相互抵消,远场辐射也相互抵消,进而产生增益零点,改善了低频的滤波特性。(3)具有高选择性和低交叉极化比的双极化滤波贴片天线。这一部分主要是解决之前两款天线无法实现双极化的问题。这部分所设计的天线是用一段H型的传输线给贴片馈电,产生了很好的高通滤波效果,再加上之前研究的寄生贴片产生高频零点的方法,两个零点形成了很好的带通滤波特性。由于这个天线的高度很低,结构对称,天线的交叉极化等辐射性能也非常好。