随着新技术、新材料、新工艺设计制造的微波器件不断出现,对设计方法提出了更严峻的挑战。目前主要面临的问题是微波器件设计变量数目多,电磁仿真时间长和设计优化收敛慢等。替代模型是微波领域常用的优化方法,它解算速度快且具有一定的精确度,可以在优化过程中替代全波电磁仿真模型(或称为“精细模型”)。因此,研究基于替代模型的微波器件优化技术能大大提高优化效率,具有重要的实际意义。本文通过研究“粗糙模型”精度选取原则和替代模型构建方法,提出了一种多精度局部替代模型优化算法,该算法稳健且计算效率高,尽可能地减少在优化过程中粗糙模型和精细模型的求解次数,提高算法的优化速度和最优解精确度。本算法基于响应面近似原理,利用多精度粗糙模型的样本点仿真数据和多项式插值构建局部替代模型。在优化过程中,局部区域建模和寻优同时进行,局部区域的更新(移动方向和区域大小)由当前局部最优解出现的位置来决定。本算法引入判断因子对区域更新提供定量计算的依据,自适应地改变寻优路径和步长,使算法快速收敛于替代模型最优解。最后,利用空间映射技术对最优解所在区域的替代模型进行修正,再对其优化得到精度较高的最优设计参数。本文利用带通滤波器和紧凑型超宽带MIMO天线两个例子来验证上述多精度局部替代模型优化算法。优化结果在精细模型中的响应均能满足设计要求,验证了该算法的有效性和实用性。本文将该算法与直接优化算法等方法进行了比较,该算法不仅具有较强的算法稳定性,更重要的是,在计算成本上减少为原来的十分之一。