作为对特定频率信号进行有效筛选的器件,微波滤波器在通信系统中发挥着至关重要的作用,其性能的优劣甚至决定着整个系统的信号传输质量。随着5G以及万物互联时代的到来,频谱资源日益紧张,频段分配日趋复杂,空间电磁干扰也越来越严重,对微波滤波器的性能也提出了更加严苛的要求。除了要保证低成本、小尺寸、低损耗与高集成度的要求外,对滤波器的频率选择性与带外噪声抑制能力也提出了更高的要求。传统的金属波导滤波器凭借低损耗、高品质因数(Q值)与高功率容量等优势被广泛应用于微波系统中,但其大体积、高成本和不易与其它平面器件集成的缺点制约了其进一步发展与应用;另一方面,对于微带线、带状线和共面波导(CPW)等平面传输线构成的滤波器,虽有着小尺寸、低成本与便于集成等特点,但是其在高频时出现的高损耗、低Q值与高噪声干扰等成为亟待解决的问题。为了解决以上问题,本文基于广义切比雪夫耦合矩阵与电磁耦合理论,提出了新型的小型化高带外抑制超宽带(UWB)滤波器设计方法。首先,利用基片集成波导(SIW)结构紧凑、低损耗、高选择性和便于与平面结构集成的特点,实现了滤波器超宽带特性;然后,利用电磁分路耦合(SEMC)拓扑结构,在带外引入了两个独立可调的传输零点;接着,引入中间金属板对电、磁耦合路径实现方法进行改进,不仅达到了使传输零点分布在通带两侧的目的,而且有利于滤波器小型化设计;最终,结合缺陷地(DGS)结构的带阻特性,进一步提高了该滤波器对高频带外噪声的抑制能力。基于“N×N+2”型耦合矩阵,本文同时提出了一种新型的SEMC滤波器设计方法。首先,利用阶梯阻抗谐振器(SIR)实现了源-负载耦合与电磁分路耦合结合(SL-SEMC)的拓扑结构,更方便地实现了通带两侧传输零点的引入;接着,利用SIW结构实现多个谐振器的耦合,最终在通带的两侧各引入了两个独立可调的传输零点,实现了较好的频率选择性与带外噪声抑制能力。此外,本文还提出了一种具有超宽阻带的滤波器设计方法。利用相同的SL-SEMC拓扑结构,在保证其通带性能与传输零点不受影响的情况下,利用改进的X、Y方向交叉排列的H型DGS结构,极大地扩大了阻带的带宽。最终实现的滤波器除了具有两个独立可调的传输零点以外,在3.9GHz-13.8GHz的超宽频带范围内可将带外衰减控制在-30dB以下,带外噪声抑制达到中心频率的四倍以上。实验结果表明,本文提出的滤波器设计均具有低损耗、小尺寸、高频率选择性与高带外抑制的特性,仿真与测试结果的高度一致证明了本设计方法的可靠性与有效性。