随着无线通信技术的发展以及5G技术的成熟与普及,微波多工器作为一种可以分离与合成信号的频率选择器件在卫星通信、雷达系统以及电台调频等领域得到了广泛的应用。由于频谱资源的日渐紧张,对于多工器的性能指标要求也越来越高,其设计难度也逐渐增加。为了适应日渐增加的多工器设计难度,本文将围绕多工器设计开展如下几项工作:1、为了给后续的多工器设计提供理论基础,本文首先对滤波器的设计进行了研究。先是介绍了基于广义切比雪夫函数的滤波器特征多项式综合方法以及滤波器的耦合矩阵综合理论,然后研究了可以实现任意拓扑结构耦合矩阵的滤波器优化算法,并根据这些理论完成了滤波器综合软件的设计。因为采用双模滤波器作为多工器的通道滤波器可以大大降低多工器的整体尺寸,因此本文对双模滤波器的设计理论与实现方法也进行了研究,并针对双模滤波器较高的带外干扰提出了一些改进策略。2、星点式多工器因为结构简单而常用于无线通信领域中,传统优化方法由于多工器具有过多的优化变量而容易陷入局部解,对此本文研究了一些改进策略用来重新设计优化算法。首先摒弃了直接采用综合结果作为优化初始值进行设计的方法,通过研究端接复阻抗滤波器耦合矩阵的综合方法,在考虑其他通道的影响下重新设计了优化的初始值;其次采用自适应差分进化算法,通过对差分进化算法添加自适应操作大幅提高算法获得全局解的概率;最后利用分布优化的策略使每次优化时的变量数目大大降低,由此提高算法的收敛速度与优化效果。基于所设计的算法,本文给出了三个多工器的设计实例验证算法的实用性。3、由于卫星通信需要多工器具有较小的尺寸与插入损耗,因此往往会采用多枝节耦合多工器。因为多枝节耦合多工器目前无法通过解析算法获得,所以本文设计了多枝节耦合多工器的优化算法。先是介绍了作为通道滤波器的单终端滤波器设计方法,之后研究了如何根据多工器的特性计算其公共端口处的回波损耗与各通道耦合系数,最后基于分步优化策略设计多枝节耦合多工器的优化方法并通过实例进行验证。