微波无源器件作为现代无线通信系统的重要组成部分,其高性能小型化的设计和实现方式一直是无线通信射频系统研发的主要目标。目前,人们为此提出了一系列新颖的设计方法和实现形式,如采用双／多模结构、多层结构、缺陷地结构等,取得了较好的实现效果,但仍然还存在许多实际问题需要深入探讨和研究。据此,本论文在高性能小型化微波无源器件研制方面主要开展以下研究工作：第一,广义切比雪夫滤波器综合技术的研究。针对高阶滤波器设计中的参数优化问题,利用遗传算法的并行和全局搜索的特点,稳定有效地提取了广义切比雪夫滤波器耦合矩阵,为后续章节的滤波器小型化设计提供了理论指导。第二,双模谐振和介质加载的金属腔结构小型化无源器件的研究。金属腔结构无源器件具有低损耗、高功率容量的特点,仍然是当前高功率无线通信系统不可或缺的基本组件。本文采用矩形单腔双模谐振结构,获取了通带外的额外传输零点,研制了高带外抑制的矩形波导双工器；采用圆形单腔双模谐振结构实现了四阶椭圆滤波器,与传统单模结构相比,体积减小约50%；采用矩形单腔高Q值介质加载结构,研制了低损耗、高带外抑制的金属腔混合多工器。第三,微带枝节线加载结构的微波无源器件研究。微带枝节线加载可以实现：1.通带外附加零点,提高带外抑制；2.双模谐振结构,便于构造双频器件；3.慢波结构,减小主传输线的有效长度,实现小型化。本文首先研究了枝节线加载结构等效电路模型；在传统Hairpin-comb滤波器引入枝节线结构,提供了通带外的额外传输零点,显著提高了带外抑制：利用枝节线加载结构的双频特性,研制了小型化的宽带双频分支线耦合器和双频耦合线巴伦,在两个频带同时准确实现了输出端口间的900相差。第四,微带缺陷地双模结构的微波无源器件研究。本文以方形微扰谐振环双模结构为基础,建立了微带缺陷地双模结构等效电路模型,全面分析了该结构的通带频率特性。提出了新的方形微扰谐振环缺陷地双模结构和枝节线加载方形谐振环缺陷地双模结构,据此研制了三种双模双频段滤波器。与传统结构相比,滤波器尺寸减小约50%,并且具有结构简单、易于加工和集成的特点。