在现代微波毫米波系统中,滤波器和双工器是重要部件之一,用于通道选择和信号分离,其性能的优劣直接影响整个系统的质量。不断出现的无线通信系统应用对滤波器和双工器设计提出了前所未有的挑战,小型化、高性能和低成本已成为新型滤波器和双工器必须满足的基本要求。本文基于多模谐振器和交叉耦合滤波器设计理论,设计新型的窄带多模微带滤波器、多频多模微带滤波器和超宽带多模微带滤波器。同时,对传统微带滤波器(梳状线微带滤波器、交指微带滤波器和发夹型微带滤波器)和槽线滤波器的研究基础上,探讨单端滤波器平衡化的方法,设计新颖的平衡平面微波滤波器。最后,通过详细分析滤波器相互加载的影响,设计无需额外匹配网络的单宽带通道平面微波双工器和平衡-平衡微带双工器。本文所设计的一系列结构紧凑的高性能平面微波滤波器和双工器在无线通信系统中具有重要的理论价值和良好的工程应用前景。本文主要的创新工作可以归纳如下:1.基于均匀传输线理论,利用奇偶模方法设计小型化双模和三模微带谐振器。进一步利用枝节或引人源与负载耦合产生的传输零点来抑制其高次模式,本文设计出了两款新型的小型化宽上阻带微带滤波器。2.基于对枝节加载的微带谐振器和阶梯阻抗微带谐振器深入地研究,提出了新颖的模式可方便调整四模和五模谐振器结构,以此为基础设计新型的四模和五模超宽带微带滤波器。随后对谐振器结构进行不断地改进,并在一些设计中引用交叉耦合或源与负载耦合,提高滤波器的带外特性。3.提出了基于单个微带谐振器的双频双模微带滤波器,其两个通带的中心频率比和带宽在一定范围内都是独立可控的,并通过引入源与负载耦合,从而获得高选择性。进而利用两个或多个多模微带谐振器组合,并在设计中引用交叉耦合或源与负载耦合,设计了四款结构紧凑的高选择双频微带滤波器(其中包括双频宽带滤波器和单超宽带通带双频滤波器)和两款结构紧凑的高选择性三频双模微带滤波器,其各通带的中心频率和带宽在很大范围内能够独立控制。4.提出了新颖的带内高共模抑制二阶梳状线平衡微带滤波器、SIR梳状线平衡微带滤波器、基于双模谐振器的宽带平衡微带滤波器及基于交指-发夹结构的宽带平衡微带滤波器。其中SIR梳状线平衡微带滤波器的共模等效电路中存在两种不同谐振频率的谐振器及不理想的外部品质因数,从而获得非常宽且深的共模插入损耗。通过在通带内引入共模传输零点,另外三款平衡微带滤波器拥有非常高的带内共模抑制。5.基于对不同的输入/输出耦合结构下槽线谐振器模式耦合特性的分析,提出了新颖的高选择性宽带平衡槽线滤波器。在微带馈线与槽线谐振器及槽线谐振器之间,其第二谐振模式无法有效激励,因此该平衡滤波器拥有宽上阻带。同时,由于共模激励时槽线谐振器完全破坏,从而能够在非常宽频率范围内实现高共模抑制。6.利用T型结方法设计了新型的通道中心频率比小的高选择性宽上阻带微带双工器:基于二阶SIR混合耦合滤波器的微带双工器。由于滤波器本身的可调传输零点及T型分支线产生的传输零点,从而实现了高隔离。7.提出了无需额外匹配网络的高隔离单宽带通道平面微波双工器以及高隔离高共模抑制的平衡微带双工器。由于无需额外的匹配网络,不仅使双工器的结构更加紧凑,也减少了匹配损耗。同时,两个滤波器相互加载的影响仅是产生新的传输零点,而这将进一步提高双工器的选择性和隔离度。