小型化高集成度的射频前端模块是无线通信系统的核心组件,它是连接信号收发器和天线的必经之路。面对日益复杂的电磁环境,具有频率选择性的器件可以充分利用频谱资源,降低链路的噪声以及抑制相邻信道的串扰等。其中,小型化无源平面滤波器、双工器和滤波功率分配器是高密度集成的射频前端模块的核心选频器件。本文利用多模技术实现了多款微带/IPD滤波器、SIW双工器和SIW滤波功率分配器。此外,基于SIW的内嵌隔离网络技术首次被应用在双工器及滤波功率分配器的设计中,从而进一步实现了器件的小型化,同时降低了器件的插入损耗。本文主要研究内容及贡献如下:1.提出了基于多模技术的小型化宽带带阻滤波器。针对目前超宽带带阻滤波器尺寸较大的问题,本文采用了基于分布参数/集总参数混合的多模技术,利用容性加载的“C”型耦合结构,可以实现四阶超宽带带阻响应,并且能够通过调节耦合线的阻抗比,轻易地实现不同抑制及带宽的带阻响应。为了进一步实现高集成度小型化的超宽带带阻滤波器,本文采用了全集总式的多模技术,相较于前述的混合结构的超宽带带阻滤波器,这个集总式的IPD超宽带带阻滤波器能够实现更小的尺寸,且更加适合应用于So C系统中。2.提出了基于感性加载π型单元的超宽阻带及超宽带IPD带通滤波器的设计方案。超宽带滤波器是宽带系统中的关键器件,然而基于平面强耦合传输线的技术、多枝节级联技术和槽/传输线耦合技术等,均存在尺寸较大且带外性能很差。针对上述问题,本文首次提出了感性加载π型单元,其具有抑制谐波的特性,且不需要耦合结构。基于此去耦单元,五阶高选择性超宽阻带及超宽带带通滤波器在IPD中实现。3.提出了基于槽线加载的多模HMSIW单/双通带滤波器的设计方案。相较于上述的集总参数元件以及微带传输线,SIW因其高Q值更适合应用在高频系统中,但是基于SIW的单通带滤波器尺寸较大且带外较差。针对上述问题,H型槽加载的HMSIW和双槽线加载的HMSIW均可实现三阶滤波响应。通过H型槽的高次模与HMSIW的高次模相互抑制,可实现三阶宽阻带响应。通过加载的双槽线将腔体的TE201模式调至TE101模式附近,而TE202模式几乎保持不变,也可实现宽阻带特性,且尺寸进一步减小。此外,通过利用H型槽的前两个模式与HMSIW的前四个模式,首次在单腔体中实现了三阶双通带HMSIW滤波器。并且,上述的HMSIW单/双通带的工作频率及工作带宽均可独立控制,从而实现了设计的灵活性。4.提出了基于多模技术和内嵌隔离网络的宽带隔离及高隔离的SIW滤波功率分配器/SIW双工器的设计方案。具有高隔离的滤波功率分配器/双工器被广泛应该用在放大器和天线的馈电网络等,其中,基于SIW的滤波功率分配器/双工器特别适合于高频系统中。但是,目前所有的SIW滤波功率分配器均需额外的隔离网络来实现带内隔离,这样不但导致器件的尺寸增大,且插入损耗、幅度/相位不平衡均会增大。针对上述的问题,本文首次在腔体结构中引入内嵌式的容性隔离网络,且不同的隔离带宽均可综合。此外,利用槽线加载技术及馈电技术,可以轻易地实现宽带隔离特性。并且,在SIW腔体中实现了内嵌“L”型隔离网络,其不但可以实现任意两个频段的高隔离,同时轻易地实现了双工器的小型化。5.提出了利用单个电阻实现的具有等波纹隔离的超宽带滤波功率分配器的综合设计方案。超宽带滤波功率分配器的隔离一直是研究的重点和难点。本文首次提出了新型基于单个电阻的等波纹隔离的滤波功率分配器架构。其滤波带宽和带外响应均可以综合,更重要的是,本文中仅需要一个电阻就可以实现带内的等波纹隔离,且可喜的是带内的隔离一定比输入端口的回拨损耗低6 d B。本文的超宽带滤波功率分配器带宽、带外抑制和带内隔离均可以精准综合,且仅需一个电阻。