滤波器是无线通信系统的重要组成部分,其小型化、高性能的设计和实现方法是研究人员不断追求的目标。与传统的规则结构设计滤波器不同,本论文提出并探索了将Fragment-type不规则结构应用于平面微波滤波器设计中。通过采用基于分解和遗传操作算子的多目标进化算法,围绕谐振器设计、枝节加载结构和平行耦合结构,给出了若干Fragment-type结构的滤波器设计实例。论文在系统论述滤波器设计理论、传输零点产生机制以及寄生通带抑制的基础上,主要开展了以下几方面工作：1.提出了一种采用Fragment-type加载的谐振器结构,并用该结构的谐振器设计了两款滤波器。研究分析表明,采用Fragment-type结构可以增大谐振器内部电流、电荷的分布区域,破坏谐振器各个谐振模式呈周期性分布的规律,将其用于谐振器设计可以实现谐振器的小型化,并且可以控制谐振器最低杂散谐振频率与基模谐振频率的相对距离,从而将设计的谐振器构成滤波器后可以使滤波器结构紧凑、寄生通带抑制较好。设计的滤波器在通带两侧各有一个传输零点,具有很高的频率选择性,并且通过引入源／负载耦合线,可以灵活地调节带外传输零点位置。最后进行了实物制作,测试结果与仿真结果吻合很好。2.探索了将Fragment-type结构应用在枝节线加载结构的滤波器设计中,提出了一种替代枝节线加载的Fragment-type加载结构,并设计了两款单通带滤波器和一款双通带滤波器。通过研究分析表明,提出的Fragment-type加载结构可以在滤波器通带外引入一个传输零点,并且根据阻带抑制要求可以灵活地控制零点在上下阻带的位置。3.以传统的三阶平行耦合线滤波器为例,用Fragment-type结构替代该滤波器输入输出端的平行耦合线,通过对比,直观地展示了占据相同尺寸时,Fragment-type结构可以提高滤波器的性能；性能相似时,Fragment-type结构具有小型化的作用。4.拓展Fragment-type结构的应用范围,将其应用在MIMO天线隔离谐振器设计中,提出了一种隔离谐振器的设计结构：在具有超材料特性的谐振器基础上加载Fragment-type结构。通过仿真分析表明,设计的谐振器同样具有超材料特性。将其放置在由两个单极子天线构成的MIMO原型天线中后,在保留单极子天线较好的全向性和较高的增益的情况下,显著地提高了MIMO天线的隔离度和隔离带宽。