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随着移动通信数据传输需求量的持续增长以及多媒体技术的高速发展，传统的移动通信系统已经越发无法满足人们对更高的传输速率，更大的用户连接数以及更低时延的需求。目前，为了满足用户更好的体验和社会发展的需要，5G 通信技术成为了研究热点，吸引着世界各国的高度关注。与上一代（4G LTE）移动通信技术相比，5G通信技术提出了更快的数据传输速率，更高的频率利用率，更低的空口时延以及更庞大的系统容量和连接数的要求。
本文重点研究小型化基片集成波导（SIW）滤波器、如四分之一模、八分之一模、十六分之一模 SIW 滤波器，并应用于高集成度多功能器件、低相位噪声振荡器，以及5G通信系统的射频收发前端研制中，实现了良好的性能。
论文的主要研究工作内容和创新点如下：
(1) 提出了一系列新型结构的八分之一模基片集成波导(EMSIW)带通滤波器。系统的分析EMSIW谐振器的电磁特性、馈电方式和品质因数，采用两阶电耦合和两阶磁耦合研制了多种结构的EMSIW带通滤波器，能够产生各种不同的频率响应特性并在带外产生传输零点，相比传统基片集成波导滤波器的尺寸减小了87.5%；为了拓展更高阶数的EMSIW滤波器设计，在二阶磁耦合带通滤波器的基础上，通过在两个腔体表面刻蚀共面波导（CPW）结构，研制了CPW加载技术的三阶EMSIW带通滤波器，产生了一个额外传输极点和一个传输零点，提高了选择性，拓宽了带宽；结合源负载耦合技术，研制了EMSIW与四分之一模基片集成波导(QMSIW)组合设计混合式带通滤波器，不仅减小了电路尺寸，同时在带外产生多个传输零点；结合多层板技术，研制了四阶紧凑型EMSIW带通滤波器，分别具有切比雪夫响应和准椭圆函数响应，滤波器的尺寸相比传统的SIW滤波器减少了93.75%。该研究可应用于微波通信系统前端模块小型化，高集成的电路设计。研究成果已经在国际核心期刊IEEE Transaction on Microwave Theory and Techniques和国际会议Proceeding of 2019 International Wireless Symposium (IWS)上发表。
(2) 提出了加载金属化单/双通孔和表面刻蚀槽线结构的四分之一模基片集成波导（QMSIW）圆形腔带通滤波器。在 QMSIW 圆形腔靠近圆心处加载一个金属化通孔可以将基模(TM10/TM01)谐振频率扰动到两个高次模(TM20/TM02，TM12/TM21)谐振频率处，实现三模QMSIW带通滤波器响应。在靠近圆弧处加载另外一个金属化通孔将更高次杂散模频率扰动到较高的阻带处；在传统的 QMSIW 圆形腔的表面刻蚀“C”形/“E”形槽线实现三模QMSIW带通滤波器响应，“C”形槽线能够在高次模频率附近额外提供一个传输零点和传输极点，而“E”形槽线能够在高次模频率附近额外提供两个传输零点和一个传输极点。以此为基础，研制了金属化双通孔扰动的QMSIW滤波功分器，以及单个金属化通孔扰动的“E”形槽线结构QMSIW带通滤波器。研究成果已经在国际核心期刊 Electronics Letters 和 International Journal of RF and Microwave Computer-aided Engineering上发表。
(3) 提出了屏蔽式结构的SIW滤波功分器，提高SIW腔体的品质因数，降低了辐射损耗，具有可拓展性，结合屏蔽式 SIW 谐振器模式结构的分析，设计了屏蔽式纯半模、纯四分之一模以及半模/四分之一模混合式的滤波功分器，实现了小型化和多功能的特性。此外，提出了基于QMSIW的同相和反相滤波功分器，同相滤波功分器采用单层电路结构，利用角馈输入和边馈输出的方式实现二阶滤波功分特性。反相滤波功分器采用双层电路结构，通过顶层和底层馈电输出，实现 180°的相位差，该滤波特性是通过角馈输入输出的方式实现。以上滤波功分器可应用于微波通信系统前端模块中小型化和高集成的电路设计。研究成果已经在国际核心期刊 IEEE Access 和国际会议Proceeding of 2018 International Wireless Symposium (IWS)上发表。
(4) 提出了十六分之一模基片集成波导(SMSIW)谐振腔反馈式振荡器，采用SMSIW谐振腔结合多层电路板集成工艺研制四阶准椭圆函数滤波器，作为反馈式振荡器的谐振回路，在谐振频率左右两侧近端分别产生了一个传输零点，有利于提高谐振频率附近的群延时特性，改善相位噪声的性能，而且SMSIW谐振器比传统的SIW谐振器尺寸减小96.875%。此外，采用平衡式滤波器作为振荡器的谐振单元，研制了X波段反馈型推推式振荡器，其差模响应和共模响应可增强偶次模信号而抑制奇次模信号，既拓宽了反馈型推推式振荡器频率范围，又获得良好的相位噪声性能。研究成果已经在国际核心期刊IEEE Transactions on Components, Packaging and Manufacturing Technology 和International Journal of RF and Microwave Computer-aided Engineering上发表。
(5) 提出了 K 波段双模空气腔基片集成波导(AFSIW)谐振器的反馈式振荡器。AFSIW 双模谐振器将中间填充的介质去除，上下表面通过镀银的金属结构件压合，形成空气填充的 SIW 腔体结构，获得较高的品质因数和较低的损耗，提升了反馈式振荡器的相位噪声性能。并基于AFSIW技术研制了38~39GHz宽带高效发信机，分别设计了两阶和四阶AFSIW结构的双模带通滤波器，增强了对本振和其他杂散频率信号的抑制，降低发射链路中损耗，同时结合包络追踪(ET)和数字预失真(DPD)技术，提高了发信机效率和线性度。研究成果已经在国际会议2019 Asia-Pacific Microwave Conference (APMC)上发表，并投稿国际核心期刊IEEE Access。
本文重点研究小型化基片集成波导（SIW）滤波器、如四分之一模、八分之一模、十六分之一模 SIW 滤波器，并应用于高集成度多功能器件、低相位噪声振荡器，以及5G通信系统的射频收发前端研制中，实现了良好的性能。
论文的主要研究工作内容和创新点如下：
(1) 提出了一系列新型结构的八分之一模基片集成波导(EMSIW)带通滤波器。系统的分析EMSIW谐振器的电磁特性、馈电方式和品质因数，采用两阶电耦合和两阶磁耦合研制了多种结构的EMSIW带通滤波器，能够产生各种不同的频率响应特性并在带外产生传输零点，相比传统基片集成波导滤波器的尺寸减小了87.5%；为了拓展更高阶数的EMSIW滤波器设计，在二阶磁耦合带通滤波器的基础上，通过在两个腔体表面刻蚀共面波导（CPW）结构，研制了CPW加载技术的三阶EMSIW带通滤波器，产生了一个额外传输极点和一个传输零点，提高了选择性，拓宽了带宽；结合源负载耦合技术，研制了EMSIW与四分之一模基片集成波导(QMSIW)组合设计混合式带通滤波器，不仅减小了电路尺寸，同时在带外产生多个传输零点；结合多层板技术，研制了四阶紧凑型EMSIW带通滤波器，分别具有切比雪夫响应和准椭圆函数响应，滤波器的尺寸相比传统的SIW滤波器减少了93.75%。该研究可应用于微波通信系统前端模块小型化，高集成的电路设计。研究成果已经在国际核心期刊IEEE Transaction on Microwave Theory and Techniques和国际会议Proceeding of 2019 International Wireless Symposium (IWS)上发表。
(2) 提出了加载金属化单/双通孔和表面刻蚀槽线结构的四分之一模基片集成波导（QMSIW）圆形腔带通滤波器。在 QMSIW 圆形腔靠近圆心处加载一个金属化通孔可以将基模(TM10/TM01)谐振频率扰动到两个高次模(TM20/TM02，TM12/TM21)谐振频率处，实现三模QMSIW带通滤波器响应。在靠近圆弧处加载另外一个金属化通孔将更高次杂散模频率扰动到较高的阻带处；在传统的 QMSIW 圆形腔的表面刻蚀“C”形/“E”形槽线实现三模QMSIW带通滤波器响应，“C”形槽线能够在高次模频率附近额外提供一个传输零点和传输极点，而“E”形槽线能够在高次模频率附近额外提供两个传输零点和一个传输极点。以此为基础，研制了金属化双通孔扰动的QMSIW滤波功分器，以及单个金属化通孔扰动的“E”形槽线结构QMSIW带通滤波器。研究成果已经在国际核心期刊 Electronics Letters 和 International Journal of RF and Microwave Computer-aided Engineering上发表。
(3) 提出了屏蔽式结构的SIW滤波功分器，提高SIW腔体的品质因数，降低了辐射损耗，具有可拓展性，结合屏蔽式 SIW 谐振器模式结构的分析，设计了屏蔽式纯半模、纯四分之一模以及半模/四分之一模混合式的滤波功分器，实现了小型化和多功能的特性。此外，提出了基于QMSIW的同相和反相滤波功分器，同相滤波功分器采用单层电路结构，利用角馈输入和边馈输出的方式实现二阶滤波功分特性。反相滤波功分器采用双层电路结构，通过顶层和底层馈电输出，实现 180°的相位差，该滤波特性是通过角馈输入输出的方式实现。以上滤波功分器可应用于微波通信系统前端模块中小型化和高集成的电路设计。研究成果已经在国际核心期刊 IEEE Access 和国际会议Proceeding of 2018 International Wireless Symposium (IWS)上发表。
(4) 提出了十六分之一模基片集成波导(SMSIW)谐振腔反馈式振荡器，采用SMSIW谐振腔结合多层电路板集成工艺研制四阶准椭圆函数滤波器，作为反馈式振荡器的谐振回路，在谐振频率左右两侧近端分别产生了一个传输零点，有利于提高谐振频率附近的群延时特性，改善相位噪声的性能，而且SMSIW谐振器比传统的SIW谐振器尺寸减小96.875%。此外，采用平衡式滤波器作为振荡器的谐振单元，研制了X波段反馈型推推式振荡器，其差模响应和共模响应可增强偶次模信号而抑制奇次模信号，既拓宽了反馈型推推式振荡器频率范围，又获得良好的相位噪声性能。研究成果已经在国际核心期刊IEEE Transactions on Components, Packaging and Manufacturing Technology 和International Journal of RF and Microwave Computer-aided Engineering上发表。
(5) 提出了 K 波段双模空气腔基片集成波导(AFSIW)谐振器的反馈式振荡器。AFSIW 双模谐振器将中间填充的介质去除，上下表面通过镀银的金属结构件压合，形成空气填充的 SIW 腔体结构，获得较高的品质因数和较低的损耗，提升了反馈式振荡器的相位噪声性能。并基于AFSIW技术研制了38~39GHz宽带高效发信机，分别设计了两阶和四阶AFSIW结构的双模带通滤波器，增强了对本振和其他杂散频率信号的抑制，降低发射链路中损耗，同时结合包络追踪(ET)和数字预失真(DPD)技术，提高了发信机效率和线性度。研究成果已经在国际会议2019 Asia-Pacific Microwave Conference (APMC)上发表，并投稿国际核心期刊IEEE Access。