移动通信系统的发展日新月异,第五代移动通信系统(5G)正逐渐走向大规模商用。5G的到来对移动通信系统提出了更高的要求,基站天线作为通信系统的“耳目”自然也需要迎接更高的挑战。5G的到来并不意味着摒弃先前的2G/3G/4G通信系统,相反在移动通信系统中它们需要共存以满足人们生活所需,这就导致了用于通信的基站天线的数量成倍增长。由于基站建设成本巨大,同时可用于建设基站的土地,空间有限,所以建设者不得不尝试将工作在不同频段的基站天线单元放置在有限的、狭窄的空间内。基站天线单元数量增加,建设空间不变,天线之间的放置间距自然就要靠近,天线间距靠近带来的最显著的问题就是互耦。互耦导致的天线失配以及方向图畸变等问题最终会影响到天线的正常工作,这就为基站小型化建设带来了困难。所以,如何实现去耦便成为了基站天线研究的热点。另一方面,为实现通信前端器件的小型化,多功能器件的研究在通信领域已经被广泛研究。滤波天线也是众多微波多功能元件中的一种,在单个元件中集合了天线及滤波两种功能,不仅能够实现系统小型化,同时又能够提高天线的选择性。最重要的是,近期研究表明,滤波天线在基站阵列去耦中也能够起到关键作用。在以往的去耦方法中,天线间的隔离度有所改善,但大多都是在牺牲方向图特性的条件下实现的。在基站天线单元中,方向图特性是衡量基站天线单元好坏的重要指标,所以去耦既需要改善隔离度又需要保证方向图。在这种情况下滤波天线就能够发挥重要作用。本论文的研究工作如下:1.设计了一款双极化宽带小型基站天线单元单元,利用多模天线原理,拓宽了天线带宽。同时在天线边缘进行切角设计控制其阻抗匹配特性,使其能够覆盖2G/3G/4G LTE通信频段(1710-2690MHZ)。天线辐射贴片尺寸控制在50*50mm~2之内,实现了基站天线单元的小型化。2.利用谐振器原理,在馈线旁或天线辐射贴片上引入谐振环和缝隙,达到滤波的目的。基于1中设计的宽带基站天线单元,文中设计了两款单频二阶陷波基站天线单元,一款双频陷波基站天线单元,以及一款双频二阶陷波基站天线单元,高阶陷波的引入改善了陷波频段的选择性,为之后阵列去耦的研究提供了基础。3.基于空间电流辐射抵消原理,设计了一款二阶陷波基站天线单元。通过在辐射贴片旁引入寄生单元,在目标频率产生谐振,与被激励的天线辐射电流相互抵消,从而达到陷波的目的,同样由于具有二阶特性,陷波频段具有良好的选择性。4.基于2,3中设计的多款陷波天线,分别进行了滤波去耦原理的验证。收,发两列天线单元构成阵列,收、发天线之间相互滤波,工作频段相互错开,对各自的工作频段互不影响,在较小的间距下各天线单元间能够实现高隔离以及稳定的辐射方向图。相较于现有的大量去耦技术,滤波去耦技术在方向图保型问题上有比较大的突破。