在无线通信系统中,射频前端系统是实现自由空间和中频信号传输的重要部分,而滤波器和天线是射频前端系统中两个重要的电路器件,它们尺寸大小也直接影响着整个系统尺寸的大小以及便携性。未来无线通信系统向着“小型化、集成化、高性能”方向的发展,这对天线及射频前端系统的集成度提出了更高的要求。为了实现射频前端系统的小型化,滤波器和天线可以集成融合在一起设计,这样不仅能减小系统的体积,减少成本,还能在一定的程度上提高系统的性能。因此,本文针对天线上集成滤波功能的方法进行了深入的研究工作,主要内容如下:首先,本论文针对滤波天线的应用需求介绍了其研究背景和意义,并对关于微带滤波天线的国内外研究现状进行了归纳总结,分析了目前存在的问题与技术挑战。其次,针对目前面临的问题,本论文研究了天线集成滤波功能的设计方法,分别提出了三种新型的滤波天线,在保证了天线辐射性能的同时,实现了良好的滤波特性,此外没有引入额外的滤波电路等。另外,这些天线均采用差分馈电方式和严格的对称结构,具有对称的辐射方向图和较低的交叉极化。详细介绍如下:(1)双频双极化差分馈电滤波天线及其阵列。这部分主要研究了一种基于交叉十字缝隙和寄生条带的双频双极化滤波天线,该天线通过在两个较近的频段间引入两个辐射零点实现滤波响应,提高两频段间的隔离。由于没有多余的滤波电路,该天线基本没有额外的损耗,因此能够在紧凑高增益的结构下实现具有滤波性能的双频双极化天线。(2)基于DGS-pins结构的双极化差分馈电滤波天线。这部分主要基于DGS-pins结构,分别设计了两款双极化差分滤波天线。一款利用DGS-pins和V型枝节,分别在通带的低频、高频边缘引入辐射零点,提高了通带的选择性,实现了滤波性能。同时,DGS-pins结构在通带内可以产生额外的谐振点,改善工作带宽,最终实现了具有改善带宽的、滤波性能优良的双极化差分滤波天线。而另一款利用DGS-pins和交叉十字缝隙结构在通带边缘各引入一个辐射零点,提高了通带边缘的滚降率,在天线单元上实现滤波响应。另外,DGS-pins和交叉十字缝隙结构可以在产生零点的同时在通带内各产生一个额外的谐振点,大大地改善了阻抗带宽。最终实现了具有紧凑高增益的宽带的双极化差分滤波天线。(3)具有二次谐波抑制的双极化差分馈电滤波天线。这部分基于差分馈电方式,设计了一种具有二次谐波抑制的双极化滤波天线。该天线在天线单元上利用λ/4和λ/2波长枝节的加载分别在通带边缘各引入一个零点,提高了通带边缘选择性,在不影响天线辐射性能的同时实现了滤波响应。该天线具有良好的滤波性能,并且具有很宽的高频抑制带宽,达到了二次谐波抑制的效果。