作者 | 魏云飞
现代无线通信系统频率资源紧缺，相邻频带之间经常会发生相互干扰。从而会对无线系统的通信质量造成恶劣的影响。为了改善相邻频带之间的干扰，有一个方法就是改善天线的带外抑制能力。天线的工作带宽的边沿下降的并不是很陡峭，这样的天线没有很强的带外抑制能力，所以业界需要把滤波器和天线集成在一起来改善天线工作带宽边沿的陡峭程度。
CST在天线设计方面已经是很成熟可靠的工具了，我们不再详述。这里我们主要讲一下CST和滤波器设计工具FD3D相结合来设计滤波天线的方法。
这里我们用到的天线是从Antenna Magus里面直接导出的一款三频段的微带天线，经过缩放天线的物理模型以后，天线的工作频率分别为1.95GHz, 2.32-2.95GHz, 4.18GHz。天线模型如图1中所示。
图1：天线的S11结果
天线的S11如图1，这里假设最终我们想让天线工作在2.4-2.6GHz这个频段，而其他原来的工作频段都被抑制掉，当然我们的目的不是天线设计，对于这个天线如果我们去掉相应的谐振结构也可以获得我们想要的工作频段，但这不是我们的目的。为了使得天线工作频带（2.4-2.6GHz）的带外抑制能力很强，我们需要设计一个滤波器，这个滤波器同样需要工作在2.4-2.6GHz这个频段。
下面的主要工作是利用滤波器专业设计工具FD3D（Filter Design 3D）里面进行滤波器设计，在FD3D里面输入滤波器的指标，选择拓扑结构及实现形式。为了和微带天线进行集成，滤波器当然要用微带的形式。为了使得天线和滤波器集成后小型化，这里我们选择使用四分之一波长叉指耦合滤波器来实现。
图2：滤波器综合结果
图3：选择滤波器实现形式
经过本征模分析之后我们得到了滤波器的初始模型几何值，然后在CST里进行3D模型的自动化装配。这里需要注意的是滤波器的基板需要和天线的基板参数保持一致，基板厚度为0.5mm，基板的介电常数为4.3。经过CST和FD3D联合仿真优化。经过五次迭代，达到优化目标，最终的3D模型如下图：
图4：滤波器最终模型
下面我们把天线和滤波器的三维模型进行集成。可以把滤波器的三维模型直接复制到天线的CST工程中去，再做一些模型上的调整，使得滤波器的端口和天线馈电端口相接。从滤波器和天线集成后的结果看已经对2.4-2.6GHz带外进行可很好的抑制。
图6：滤波天线正面和背面
图7：滤波前后S11结果对比
（内容、图片来源：CST仿真专家之路公众号，侵删）
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