近年来,伴随着无线通信技术的迅速发展,宽带化、小型化、集成化成为通信系统发展的大趋势。天线作为通信系统的关键部件,其收发性能直接影响了整个系统性能的通信质量。特别是随着现阶段空间资源的紧张,越来越多的天线被集成在较为狭小的区域,导致天线之间的电磁环境加剧恶化。因此,研究具有带外抑制特性的滤波天线成为必要。本论文结合科研课题和天线系统的设计方法对新型滤波天线的设计方法开展研究,主要研究成果如下:1.研究了多频微带滤波天线的设计方法。基于传统微带天线的基础谐振模式,提出了缝隙加载的新型谐振模式,并据此设计了双/三频滤波天线。首先,为了获得天线的多频特性,通过垂直于辐射贴片主电流方向蚀刻缝隙的方式,将天线的高次谐振模式向低频移动,从而获得了多频谐振特性,并实现了小型化设计。第二,由于天线在多个工作频带之间的模式失配,以及较弱电流辐射在远区场的对称抵消,在多个工作频带之间获得了较深的辐射零点,从而形成了多频滤波特性。第三,为了使天线工作在高次谐振模式下仍然具有稳定的辐射方向图,将蚀刻缝隙的位置放在辐射贴片的边缘,使得微带贴片天线工作在新的TM10/TM20/TM30模式时,由于部分区域电流辐射场的对称抵消,实际影响辐射方向图的电流分布约为半波长(TM10模式下小于半波长,高次模式下为半波长),因此均形成了稳定的定向辐射方向图。第四,通过在耦合馈线的支路中引入对称开路谐振枝节,进一步地提高了天线的带外抑制特性。最终,所设计的微带天线形成了多频滤波特性。基于该原理设计了一款低剖面双频滤波天线及其MIMO阵列,并通过仿真优化和加工测试验证了该方案的可行性。2.对具有低剖面、小型化特性的5G Sub-6 GHz双频双极化滤波天线以及差分双频微带滤波天线进行了深入的研究。首先,通过在方形辐射贴片四周开槽的方式,所设计的差分馈电双极化天线获得了较好的双频谐振特性。其次,由于两个谐振模式之间的阻抗失配和电流辐射场抵消效应,两个工作频带间产生了一个可调的辐射零点。此外,通过在馈线中引入基于阶梯阻抗开路谐振器的开路枝节,在两个工作频带外获得了额外的两个辐射零点。最终,所设计的天线获得了辐射增益的双频带通滤波特性。此外,所设计的天线满足了5G通信中3.3-3.6 GHz和4.8-5.0 GHz的频带要求,并在两个频带内都获得了稳定的定向辐射特性。通过对天线单元和一个1×4阵列的仿真优化与加工测试都验证了该方案的良好应用前景。此外,本研究还设计了一款差分双频微带滤波天线。通过在矩形微带贴片天线上开H形槽的方式,引入了新的谐振点,获得了双频辐射特性。同时,由于天线结构的对称性,在新的谐振点处,天线可等效为两个高频谐振单元的叠加,因此获得了稳定的定向辐射方向图。由于非谐振状态下电流在远场辐射区域的反向抵消作用,在两个工作频带之间形成了一个较深的辐射零点,并且该辐射零点可由H形槽的尺寸自由调节。进一步地,通过加载简单开路谐振枝节的方式,在两个频带之外获得了两个新的辐射零点。最终,该天线形成了双频辐射与较好的双频滤波特性。3.研究了5G Sub-6 GHz宽带差分双极化滤波天线的设计方法。为了使天线获得较宽的工作频带,提出了E形耦合馈电结构。采用该馈电结构对差分双极化贴片天线进行耦合馈电时,发现天线的整体输入阻抗偏容性。通过将E形结构两个末端的其中一个开路,另外一个短路到地板的方式,降低了天线的整体容性,并拓宽了带宽。进一步地,通过在馈线中引入开路/短路谐振枝节的方式,使得天线额外增加了一个谐振点,工作带宽得到进一步展宽。此外,开路/短路谐振枝节还提供了天线工作频带外的两个辐射零点。最终,所提出的天线覆盖了5G通信中3.3-3.6 GHz的工作频段,在获得了宽带辐射特性与带外抑制特性的同时具有稳定的定向辐射方向图与较好得到隔离度与交叉极化比。通过对天线单元和一个1×4阵列的仿真优化与加工测试都验证了该方案的可行性。4.研究了双谐振环加载的差分滤波天线及新型多功能双极化滤波天线的设计方法。该天线通过倒L形结构对方形辐射贴片进行馈电。通过在印刷贴片天线的介质基板下层印刷两个环形谐振结构的方式,获得了两个带外辐射零点。其中,内环产生高频辐射零点,外环产生低频辐射零点。在辐射零点对应的频点处,天线整体处于弱谐振状态。并且辐射贴片和环形结构上的电流对称抵消,因此在远场形成了较低的带外增益。仿真实验表明该天线实现了18.8%（3.27-3.95 GHz）的阻抗带宽和极低（优于-33.7d B）的交叉极化特性,并且其增益拥有良好的带通滤波特性。此外,本章节还设计了一款新型多功能双极化滤波天线。首先,设计了一款同轴馈电的双极化低剖面贴片天线。然后,通过在馈线中引入对称的开路枝节的方式,在原有频带之外的较低频段处产生了新的谐振点。在原有的谐振点处,天线具有良好的定向辐射特性。与此同时,在低频谐振处,天线的两个端口之间传输特性较好,此时天线不产生辐射,可等效为滤波器使用。通过参数分析,滤波器的工作频率和两个工作频带之间的辐射零点都可由馈线进行调节。最后,所设计的天线结构同时具有多功能,小型化,低剖面等优点,为天线与滤波器的混合使用提供了设计思路。