随着人们对通信需求的急剧增加以及通信功能的日益多样化,国内外无线通信体系结构发生了巨大变化,当前无线通信网络正在向宽频带、多频带、多标准功能融合通信系统演进。针对共时多频、功能融合、低成本、低功耗的新型多功能多标准无线系统发展需求,本文对具有宽频带或多频带特性的多功能融合微波射频器件以及共时多频雷达前端进行了相关研究。本文的工作主要包含如下几方面:(1)提出了两款宽带带通滤波器:基于阶梯阻抗开路枝节结构设计了一种三模谐振器,采用叉指式耦合线对该谐振器进行馈电,实现了具有宽通带带宽、低插入损耗、高选择性和较深阻带抑制宽带带通滤波器;提出了一种具有谐波抑制功能的四模谐振器,并使用这个四模谐振器设计了一款相对带宽为89.9%的高选择性拓展谐波抑制带宽的宽带带通滤波器,这个滤波器测量的上阻带抑制水平从4.2 GHz到10.32 GHz大于30 dB。部分研究成果发表在EI检索的国际会议International Conference on Computational Electromagnetics(ICCEM 2018)上。(2)提出了三款功能融合功率分配器:对滤波器与功率分配器的功能融合设计方案进行了研究,设计了一款差模通带带宽和共模抑制带宽分别为49%和141%的带宽滤波集成平衡宽带功率分配器,并使用微波传输线理论和混合模分析法对其传输特性、滤波特性和共模抑制特性进行了分析;提出了一种基于人工表面等离激元新型蝶形单元结构的单导体传输线,对功能融合功率分配器的设计方式进行了拓展,实现了一种工作带宽约为91%的单导体平面准对称不等分功率分配器;对双面平行带线和双面平行人工表面等离激元传输线的性能进行了深入研究,融合了传统传输线和人工表面等离激元传输线的共性优势,实现了高效的阻抗匹配,最终采用双面蝶形基本单元电路结构设计了一款具有超宽带谐波抑制功能的宽带功率分配器,这个功率分配器的工作带宽为146%,上阻带带宽扩展到了40 GHz(12.1 f0)且上阻带抑制深度高于32 dB。相关研究成果发表在国际学术期刊IEEE Access、AIP Advances 和 International Journal of RF and Microwave Computer-Aided Engineering上。(3)对宽带化、多频化和多功能化的天线进行了相关研究,提出了极化可重构宽带差分圆极化天线和具有相似辐射方向图的三频带阵列天线:对圆极化天线的阻抗带宽和轴比带宽的拓展方式进行了探究,提出一种可实现高增益、宽阻抗带宽和宽轴比带宽的四馈天线辐射单元,然后使用基于开关和阶梯耦合线耦合器的差分到单端顺序馈电网络对这个天线辐射单元进行馈电,实现了具有极化可重构功能、宽阻抗带宽、宽轴比带宽和稳定辐射方向图的差分圆极化天线,对于左旋圆极化和右旋圆极化分别实现了75.6%、81.8%的阻抗带宽和66.7%、71.2%的轴比带宽;提出了一种三频带平面共用孔径阵列天线,天线总体结构包括两个辐射贴片层,一个接地层和一个馈电网络层,并通过使用金属通孔对堆叠放置的辐射贴片进行激励,在三个谐振频率下产生了具有类似形状的辐射方向图,为了验证所提出的阵列天线的有效性,加工并测量了一个4×4阵列天线原型,这个阵列天线在三个频带的阻抗带宽分别为0.48 GHz、0.66 GHz和1.35 GHz,并且在13.5 GHz、18 GHz和24 GHz处实现的增益分别为10.8dBi、11 dBi和14.4 dBi。部分研究成果发表在国际学术期刊IEEE Access和Microwave and Optical Technology Letters上。(4)对共时多频多功能雷达前端进行了相关研究,提出了一种可以同时在几个独立的频段工作的单收发多频带雷达前端架构,这个多频段雷达具有测量精度高、抗干扰能力强和低成本等特点,且具有支持不同频段不同调制方式和多功能集成的潜力。为了证明这种多频带雷达前端架构的有效性,制造和测量了工作在13.5 GHz和24 GHz的双频雷达和两个工作频率分别为13.5 GHz和24 GHz的单频带雷达原型,双频和两个单频雷达前端之间测量结果的良好一致性验证了所提出的新雷达架构的有效性和可靠性。相关研究成果发表在国际学术期刊AEU-International Journal of Electronics and Communications上。