1. 研究目的与意义（文献综述）

1.1目的及意义

随着现代通信技术的快速发展，无线通信系统的性能需求也越来越高。在不断提高系统各类性能指标的同时，减小系统的尺寸逐渐变成发展的趋势，所以将多种设备进行集成设计成为一个比较热门的课题。

天线和滤波器作为无线通信系统最前端的器件，是直接影响着整个系统的整体性能的关键因素的器件之一。天线是无线通信系统的“耳目”，具有发射和接收电磁信号的功能，滤波器则是具有选频功能的器件，它在消除杂波信号，防止不同频带间的干扰上具有重要作用。传统的无线通信系统的设计中，天线和滤波器是作为两个独立元件设计和加工，使用时通过同轴线缆或波导连接。这种分立器件的级联可能会造成天线和滤波器之间端口的阻抗失配，影响天线的辐射性能，为解决这个问题，可对滤波器和天线进行集成化设计，实现同时具有辐射功能和滤波功能的单一器件。

当今社会受到互联网的影响正迈入高速通信时代，并由于人们生活的需求，移动数据的数据业务量开始出现爆发性增长。对于未来移动通信的需求，目前的第四代移动通信系统（4g）将很难满足，所以下一代通信技术5g的关键，是如何将现有的移动通信的频谱效率和能耗效率再提升一个量级。为了充分利用无线空间资源、实现更高的频谱效率和功率效率，采用多频滤波天线是目前的主要路径。

2. 研究的基本内容与方案

2.1研究内容

（1）了解滤波器和天线的基本原理及设计方法。

（2）研究滤波天线设计所需要的算法以及软件平台，利用ansoft hfss软件进行面向5g应用的双频滤波天线的设计以及优化。

2.2研究目标

基于ansoft hfss软件平台设计出面向5g应用的双频滤波天线，得到其仿真结果并进行分析，然后运用控制变量法对结构的各项参数进行优化。

2.3研究拟采用的技术方案及措施

首先根据需求选择合适的介质基层，利用介质基层的介电常数和厚度，计算天线的特性参数。确认天线特性参数后，根据天线和滤波器的匹配原理，选择合适的滤波器并确定其尺寸参数。然后，将天线和滤波器视为整体，通过此整体的边缘阻抗和端口的特性阻抗，适配微带线。最后添加空气腔并设置为辐射边界。之后通过仿真结果观察各项性能（如s11、增益及方向图等），若满足要求则设计完成；反之，则进行参数扫描分析和优化设计直到满足条件为止。技术方案如下图所示：

3. 研究计划与安排

第1周～第3周：与指导老师讨论毕设选题，明确任务：面向5g应用的双频滤波天线设计。

第4周～第5周：查阅并整理相关资料，初步拟定双频滤波天线的设计方案，检索相关的外文文献完成翻译，撰写、修改和上传开题报告。

第6周～第10周：完成双频滤波天线的设计、分析仿真结果并进行优化设计，提交论文大纲，撰写论文初稿。

4. 参考文献（12篇以上）

[1]赵亮.几种滤波器与天线的集成设计[d].西安电子科技大学,2013.

[2]耿彦峰,赵凯,赵文彪,陈新伟.差分双频滤波天线设计[j].测试技术学报,2017,31(04):318-323.

[3]刘奇. 超宽带滤波天线的设计与研究[d].安徽大学,2017.