【摘 要】
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随着无线和移动通信产业的快速发展和5G时代的来临,射频前端应该满足小型化、多功能等要求。滤波器与天线原本是作为两个独立的元件存在,几年来由于通信系统对前端系统小型化和高集成度的需求,两者的一体化研究与设计越来越多。现阶段滤波天线的设计方案主要分为两大类,一类是滤波器与天线的联合设计方案,另一类是滤波器与天线的融合设计方案。前者是以滤波器设计为主,将天线与滤波器直接级联或者使其作为滤波器的最后一级工
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随着无线和移动通信产业的快速发展和5G时代的来临,射频前端应该满足小型化、多功能等要求。滤波器与天线原本是作为两个独立的元件存在,几年来由于通信系统对前端系统小型化和高集成度的需求,两者的一体化研究与设计越来越多。现阶段滤波天线的设计方案主要分为两大类,一类是滤波器与天线的联合设计方案,另一类是滤波器与天线的融合设计方案。前者是以滤波器设计为主,将天线与滤波器直接级联或者使其作为滤波器的最后一级工作;后者则是以天线设计为主,通过不同的方式在天线上引入滤波响应。本文的工作内容如下:1.提出了基于半模SIW高次模实现天线滤波响应的设计方案,该方案利用天线表面电流在高阶模式下的周期性分布特点产生滤波响应,同时加载金属通孔和缝隙实现了模式的重新分布和远场辐射特性的调整,并利用该方案分别设计了三款滤波天线:1)基于TM1,5/2和TM3,1/2模式的半模SIW滤波天线,该滤波天线厚度为0.011 0l（0l为自由空间中的波长）,中心频率在6.4GHz,H面交叉极化小于-50d B,通带内增益均大于6d Bi。2)基于TM1,3/2,TM1,5/2和TM3,1/2模式的半模SIW滤波天线,该滤波天线厚度为0.0087l0（0l为自由空间中的波长）,工作在5.1 GHz-5.23 GHz范围内,天线的上下阻带增益均小于-20d B,通带内辐射增益的最大值为6.79d Bi,H面交叉极化小于-30d B。3)基于TM1,3/2,TM1,5/2,TM3,3/2和TM3,5/2模式的双频带半模SIW滤波天线,该双频带天线分别工作在2.48GHz-2.54GHz和3.34GHz-3.46GHz,相对带宽分别为2.39%和3.5%,通带内的最大增益分别为7.9d Bi和8.55d Bi,两个零点分别位于2.84 GHz和3.74 GHz处,E面和H面的交叉极化均小于-20d B。2.设计了一款枝节加载的小型宽带全向微带缝隙滤波天线,两个谐振枝节分别在1.76GHz和3.38GHz处实现了陷波特性。该滤波天线工作在1.88GHz-3.39GHz,相对带宽50%,该全向天线增益的最大值为0.69d Bi,且天线在整个通带内X-Z平面的交叉极化均小于-12d B,Y-Z平面的交叉极化均小于-33d B。
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