现代无线技术的迅猛发展,要求各类发射机和接收机的体积越来越小,性能越来越好。相应地,对平面微波无源器件的结构设计提出了新的要求。现有的平面微波无源器件结构设计方法主要包括面向常规结构或其组合/变形结构的参数优化法和面向简单离散结构（即单比特构型）的分布优化法。前者局限于能否找到具有实现高性能潜力的结构,后者受限于实现高性能与优化时间之间的矛盾。为了采用精细结构满足高性能设计又不显著降低优化搜索效率,本文采用多比特离散构型技术结合基于分解的多目标优化技术,实现高效和高性能的微波无源器件设计。论文的主要研究工作包括:1.提出了基于多比特离散构型的微波无源器件设计方案。通过在多比特离散构型单元中引入精细结构,无需对整个设计空间进行精细的均匀网格划分,即可实现高性能微波无源器件的优化设计,有效节约时间成本。从设计效率和电性能两个方面,明确了多比特构型技术的优势。此外,给出了平面多比特构型单元的选取原则,以及针对不同应用的体现形式。2.基于多比特离散构型的低通滤波器的设计。基于结合预置弯折直流传输结构和多比特碎片式结构加载的方案,采用离散结构和规则结构参数的整体优化策略,给出了新的高性能小型化低通滤波器设计技术。在设计空间、目标函数和决策空间相同的情况下,分别基于单比特和二比特离散构型技术设计了低通滤波器,对比结果表明采用二比特构型技术可以实现更高的性能及设计效率。3.结合过孔的多比特离散结构带通滤波器设计。提出了结合过孔的二比特离散构型的编码方案,分别针对规则和非规则设计区域,进行二比特离散构型设计,在无任何结构预置的情况下,实现了小型化、高矩形系数的二比特带通滤波器设计。较单比特构型结构和规则结构的带通滤波器设计相比,性能显著提升。4.结合集总元件的多比特离散构型的宽带功分器设计。针对Wilkinson功率分配器,首次给出了其隔离网络的理论约束判据,根据功分器端口的回波损耗、隔离度指标即可简便地确定采用不同隔离网络的功分器的带宽。进一步,提出了结合集总元件的多比特离散结构编码方案,将其用于多比特隔离网络优化,设计了宽带高性能Wilkinson功分器,并通过约束判据验证了设计的隔离网络的性能。5.新型比特离散构型技术探索。针对某些特定的应用场合,为了进一步减少优化时间并兼顾必要的精细结构,提出了 1+比特离散结构构型技术,并给出了其编码方案,获得小于二比特构型的设计矩阵。通过设计新型定向耦合器,验证了新的低比特构型技术的有效性。综上,本论文围绕多比特离散构型描述方法开展了典型平面结构微波无源器件设计研究,为高性能小型化的微波无源器件设计提供了一套全新的且更为有效的设计方法。