随着数据通信和多媒体业务需求的发展,特别是对多制式和高质量通信的迫切需求。无线通信元器件迎来新的机遇与挑战。作为射频前端的滤波器,其小型化、高性能和多模、多频段设计成为研究热点。多模谐振器因其具有低插损、小尺寸和较好的阻带特性等优点受到了国内外学者的青睐,这些特性为实现带通滤波器的多频特性、多模特性、宽带特性和小型化特性提供了一种有效的设计方法。本论文主要研究了几种采用多模谐振器的带通滤波器的设计方法,提出了几种具有良好多模谐振特性的谐振器和耦合结构,并利用这些谐振器设计了多个性能优越的多模窄带、多模宽带和多模多频带通滤波器和双工器。本研究课题主要创新工作内容有:(一)从环形简并双模环谐振器出发,对组合多模环形谐振器进行了深入的研究,这种耦合结构能在不增加额外尺寸的情况下,通过在环形双模中加载谐振器,最终在通带内增加模式并且在带外增加传输零点,大大提高了滤波器的选择性,本文将这种组合多模环形谐振结构应用到三模、四模和双频带通滤波器的设计中,均获得良好效果。(二)从枝节加载四分之一波长器出发,研究了利用通过在短路谐振器上加载枝节设计多频滤波器的方法,具体分析了如何选取加载位置、加载枝节尺寸、模式的电流/电荷分布情况和谐振器的谐振特性。该结构可以通过控制枝节长度独立控制第一个模式的谐振频率而第二个模式的谐振频率不受影响。本文将这种利用高次模多模谐振结构应用到双频和四频带通滤波器的设计中,都取得了不错特性。(三)从中心加载枝节半波长谐振器出发,研究了两种基于枝节加载多模谐振器的宽带滤波器的方法:双T型枝节加载三模谐振器和自耦合枝节加载四模谐振器。对于双T型枝节加载三模谐振器,具体分析了半波长谐振器前四个模式的谐振特性和模式的电流/电荷分布情况,设计了结构紧凑并且高选择特性的双T型三模宽带滤波器。采用奇偶模分析法分析了自耦合枝节加载四模谐振器,有效地设计了一个小尺寸的四模宽带滤波器。(四)从圆柱形介质多模谐振器出发,研究发现了一种采用偏移介质谐振器的方法,代替了介质多模谐振器模式采用的传统介质切角方法,有效地在较低的设计和加工难度情况下实现简并模的分离。并将它应用到介质多模滤波器和双工器的设计中。(五)从两节式非均匀螺旋谐振器出发,通过螺距来控制前两个谐振模式的谐振频率比,从而实现频率可控的双频特性。此外,采用了一种特别设计的馈电结构和耦合结构,实现了通带频率和带宽独立控制的双频螺旋滤波器。这种滤波器的主要优点是:小尺寸、高功率容量、带宽可控。