随着无线通信技术的飞速发展,能适用于多种通信标准的多频带通滤波器成为近年微波电路领域的研究热点。同时,面对复杂电磁环境下无线通信设备电磁兼容问题的严峻挑战,能有效抑制各类电磁频谱信号相互干扰的多频带阻滤波器,以及具有良好电磁抗干扰特性的平衡式微波滤波器引起了国内外学者的广泛重视。本文以现代微波无线通信系统为应用背景,基于多模谐振器技术,对小型化高性能的微波多频带通滤波器、多频带阻滤波器及宽带平衡式带通滤波器的设计方法和实现途径进行了研究和探索。本文的主要研究工作如下:1.针对多个谐振器的简单并联造成四频及四频以上多频带通滤波器电路尺寸大、拓扑结构布局困难等问题,提出了一种基于λ/4谐振器和J/K变换器的四频带通滤波电路的综合设计方法,以及一种融合多模谐振器和混合电磁耦合λ/4谐振器的紧凑型五频带通滤波器的设计方法。所提出的四频带通滤波器运用平行耦合传输路径结构,对上下支路的双频滤波单元进行独立的精确设计,在实现电路小型化的同时,每个通带的中心频率和相对带宽均独立可控。所提出的五频带通滤波器每个通带的中心频率位置和带内回波损耗都可独立调节,在兼顾电路设计灵活性的同时,实现了电路的小型化、低插入损耗和通带间的高抑制度。由于混合电磁耦合作用、虚拟地效应以及源和负载交叉耦合的作用,所设计的五频带通滤波器每个通带的上下边缘附近均存在有限传输零点,有效提高了滤波器的频率选择特性。2.首次提出了基于单个多模谐振器的六频带通滤波器设计方法。依据所提出的对称枝节加载开路阶梯阻抗谐振器的多模谐振特性,通过调整开路枝节的电长度,将谐振器的多个谐振模式按需求进行分组划分,为实现多频带通滤波响应创造了条件。在此基础上,为优化六频带通滤波器的通带频率位置、改善带内回波特性,在设计过程中引入了高阻抗短路加载枝节、窄边耦合和扇形枝节加载高阻抗短路传输线等微扰结构,以及双输入输出直接耦合的新型馈电方式。所提出的六频带通滤波器具有良好的带内外电气特性和紧凑的物理尺寸,克服了传统运用多个谐振器实现多频带通滤波器带来的插入损耗大、工作带宽窄、通带间抑制度低、电路尺寸大和拓扑结构布局困难等问题。3.将多模谐振器的技术思想拓展应用于小型化频率可控的多频带阻滤波器的设计,丰富了多频带阻滤波器的设计思想和技术实现途径。提出了一系列基于耦合线枝节加载短路阶梯阻抗谐振器的多频带阻滤波器及带多频陷波特性的低通滤波器的设计方法,并首次提出了基于多模谐振器的阻带频率可控五频带阻滤波器。在分析了所提出的耦合线枝节加载短路阶梯阻抗谐振器的谐振特性基础上,提出了一系列基于该多模谐振器及其改进结构的小型化三频、四频、五频微带带阻滤波器及带三频陷波特性的低通滤波器。从电路参数分析的角度,研究了上述滤波电路阻带工作频率及陷波频率的可控性问题及调节方法,给出了相关的电路设计过程。并进一步对多频带阻滤波器中的阻带衰减幅度问题及通带传输极点产生机理展开了分析和研究。所提出的阻带频率可控三频、四频、五频带阻滤波器以及带三频陷波特性的低通滤波电路,具备紧凑的物理尺寸、良好的阻带反射特性、陡峭的过渡带滚降斜率,非常适宜应用于在复杂电磁环境下抑制无线通信系统的中各种干扰信号。4.提出了一种利用T型谐振器结合双路径传输结构实现宽带小型化平衡式带通滤波器的设计方法,并研究了电路各参数对平衡式滤波器电气性能的影响。同时提出了一种基于新型馈线结构环形谐振器的具有良好频率选择特性的平衡式带通滤波器设计方法。从电路参数分析的角度,给出了基于新型馈线结构环形谐振器的平衡式带通滤波器的设计过程,并对电路的传输零点产生机理展开了分析和讨论。通过在环形谐振器耦合馈线终端加载开路传输线及引入终端短路的平行耦合线加载枝节,有效提高了平衡式带通滤波器过渡带的滚降斜率特性。所提出的宽带平衡式滤波器具有低插入损耗、紧凑的物理尺寸以及良好的共模信号抑制度,很适合应用于对信号抗干扰能力有迫切需求的现代无线通信系统。