随着无线通信技术的不断发展,射频/微波电路中的信号串扰,电磁干扰等问题日益严重。与传统单端微波电路相比,差分/平衡式电路由于具有抗干扰能力强,高可靠性和高输出功率等优点而受到广泛关注。在差分射频系统中,差分滤波器作为一个基本器件,可以代替一个单端滤波器和两个巴伦(不平衡到平衡信号转换器),从而降低系统尺寸、减少功耗、提高稳定性。另外,通信系统中不可避免的存在着单端器件与差分器件共存的局面,巴伦仍然有其特殊的作用。融合设计的巴伦滤波器能够将滤波器的滤波特性与巴伦的不平衡到平衡信号转换功能集于一身,电路尺寸基本不会因为功能增加而增大。目前文献报道的差分和巴伦滤波器大多采用印刷电路板(PCB)、低温共烧陶瓷(LTCC)和基片集成波导(SIW)等技术实现的低品质因数(Q值)谐振器,存在插入损耗较大、通带选择性较差等缺点。相对而言,介质谐振器具有高Q值,高温度稳定性和高功率容量等方面的优点。基于此,我们利用介质谐振器开展了多种差分和巴伦滤波器的研究与设计,满足高功率通信系统的低损耗、高稳定性和高选择性等方面的需求。本文简要介绍了差分和巴伦滤波器的重要作用,总结了它们与介质谐振器各自的国内外研究现状,并给出了差分和巴伦滤波器设计所需的混合模S参数理论以及滤波器的综合方法。本文首次提出了圆环形介质谐振器TE01δ主模的新型差分馈电结构。在此馈电结构下,介质谐振器众多固有谐振模式中的部分模式(如主模)呈差模响应,用于构建滤波器差模通带;部分模式(如最低频率谐波)呈共模响应;另一部分模式能同时呈现差模和共模响应。由于部分高次谐波只呈现共模响应,设计的差分滤波器差模高端阻带的寄生响应有所减少(与单端介质谐振器滤波器相比),从而阻带抑制能力有所改善。在上述研究基础上,为了实现宽带谐波抑制,在两个介质谐振器之间引入金属同轴谐振器,利用其基模与最低频率谐波之间频率间隔大的优点,相同谐振频率的同轴谐振器基模与介质谐振器主模通过磁场耦合构建差模通带,而介质谐振器的众多谐波不能通过同轴谐振器传递,从而被有效抑制。因而设计的差分滤波器的差模高端阻带被有效拓宽,与此同时也能实现宽带的共模抑制。本文最后在上述四端口差分滤波器的基础上,将一个端口开路转换成三端口的巴伦滤波器。利用该简单有效的融合设计方法,实现了基于介质谐振器的巴伦滤波器,该器件表现出优异的滤波特性和不平衡到平衡信号的转换功能。本文设计的差分和巴伦滤波器均完成了仿真和实验验证。