随着无线通信系统的发展,有限的电磁波频谱资源对于越来越多的系统应用而言显得尤其拥挤,因此宽带系统是下一代通信发展的必然趋势。宽带滤波器作为宽带通信系统中的关键器件之一,其设计与研究显得尤为重要。实际应用不仅要求它带宽宽、频率选择性高,而且要求结构简单、尺寸紧凑、易加工。设计高性能的宽带小型化滤波器具有极为重要的现实意义和应用价值。本文就如何设计宽带滤波器以及实现其小型化进行了深入的研究,基于奇偶模分析方法及交叉耦合谐振器综合理论,在三个宽通带范围内提出了一系列体积小、结构紧凑、频率选择性高的滤波器。论文的研究内容与成果主要分为以下几个部分。首先,本文对宽通带滤波器设计中常用的奇偶模方法进行了深入的分析,并以短路枝节加载谐振器为例阐明其使用方法和原理。同时,详述了广义切比雪夫滤波器传递函数理论,并在此基础上阐述出了 N阶及N+2阶交叉耦合滤波器的耦合矩阵综合,采用目标函数的优化算法对具有混合交叉耦合的矩阵进行优化提出,实例验证了理论分析的有效性。其次,为满足FCC对3.1-10.6 GHz超宽带滤波器的设计要求,论文创新性的提出了一种中心短路枝节加载的四模谐振器结构,利用奇偶模理论分析了新型谐振器结构参数对通带内四个谐振频率的影响。将四模谐振器枝节折叠改进后设计实现的滤波器不仅频率选择性好,而且结构更加紧凑。论文还研究了超宽带滤波器在带内产生陷波的方法:在端口引入折叠耦合枝节和缺陷地,可以实现超宽带滤波器通带内单个可调陷波;双陷波超宽带滤波器通过在四模谐振器上耦合双模谐振器实现。再次,针对第五代移动通信5G基站中对高频宽带滤波器的设计要求,设计了结构紧凑的9-15 GHz宽带滤波器。在传统环形谐振器基础上提出了折叠枝节加载环形谐振器(FS-SLR)结构,利用奇偶模理论对新型谐振器传输零点进行分析,’推导了该谐振器的传输零点闭合公式,基于FS-SLR实现的宽带滤波器具有更高的零点调节自由度。两个FS-SLR直接耦合级联得到的滤波器性具有更好的频率选择性。将FS-SLR谐振器枝节嵌入到环形谐振器内部得到的内嵌折叠枝节加载环形谐振器(EFS-SLR)滤波器具有更小的尺寸。最后,针对某研究所项目对低频宽带滤波器高性能、小型化的设计要求,论文提出基于LTCC技术的四阶短路分支线加载阶跃阻抗谐振器(SSL-SIR)。耦合参数提取及SSL-SIR滤波器结构的设计证实该设计在1.6-2.9GHz内形成良好的带内特性。此外,通过增强不相邻谐振器之间的交叉耦合的结构改进,有效提高了滤波器的频率选择性,实现的滤波器体积仅有6×6×1.3 mm3,验证了设计方法的合理性。