随着移动通信技术的快速发展,对作为选频器件的腔体滤波器提出了更高的要求,使其往着小型化、高选择性、低损耗、便于调谐与装配、低成本等方向发展。腔体滤波器在很多微波系统中起着至关重要的作用,如通信基站、微波中继、数字微波电路等。很多文献的研究表明TE_01δ模介质谐振腔具有低插入损耗、高温度稳定性的优点,但滤波器体积仍然比较大。虽然TM₀₁₀模介质谐振腔的固有Q值没有TE_01δ模介质谐振腔的高,但它也有很高的固有Q值,可以实现良好的插入损耗和很高的带外抑制,而且拥有更小的尺寸,大大缩小所构建的介质滤波器体积。TM₀₁₀模的介质谐振腔构建高性能的介质腔体滤波器鲜有研究。因此,为了小型化介质腔体滤波器,本文采用了TM₀₁₀模的介质谐振腔,并采用立体布局的形式。目前,用于民用移动通信基站的腔体滤波器都是单层结构的,并且采用TE_01δ模介质谐振腔的居多。针对多腔滤波器的研究论文很多,主要研究并排放置的谐振单元之间通过空气窗和金属探针实现耦合强度不同的磁耦合和电耦合,采用谐振单元之间的交叉耦合以实现传输零点,从而实现高带外抑制。但双层结构或者立体布局的腔体滤波器则鲜有研究,已有关于移动通信基站的腔体滤波器研究论文都没有涉及上下层谐振腔之间的耦合方法,以及如何实现上下层谐振单元之间的交叉耦合等问题。首次提出了立体布局的腔体滤波器的设想并对其进行研究和实用性产品设计。首先,本文简要描述了基于滤波器的研究背景,探讨了其研究意义;基于滤波器的国内外研究现状,分析了其发展前景。然后对滤波器的综合理论和拓扑结构进行简要的分析,通过交叉耦合引入传输零点,提高带外抑制。用场解的形式求解出TM₀₁₀模的场分量和谐振频率,在特定圆柱谐振腔的尺寸下（π17²×20 mm³）,纯净的TM₀₁₀模的Q值高达5000以上,准TM₀₁₀模的Q值可达8000以上。其次,为了实现谐振单元立体布局的介质腔体滤波器,我们对相邻介质谐振腔的耦合结构进行深入分析,发现TM₀₁₀模或准TM₀₁₀模的相邻圆柱介质谐振腔之间难以通过开耦合窗实现电耦合,所以我们提出了一种新的电耦合结构——介质窗耦合结构,即在开通的耦合窗中填充介质,从而实现了电耦合。最后总结了可用于移动通信基站的立体布局的TM₀₁₀模介质腔体滤波器的设计制作过程,并针对上下层谐振腔之间实现感性耦合和容性耦合的结构进行研究、分析和设计。并以8腔介质腔体滤波器为设计实例,通过仿真和测试结果验证了TM₀₁₀模介质滤波器可实现高带外抑制、低插入损耗和小体积等优异性能。这些研究结论和研制经验将可为相关研制工程提供一些参考借鉴。