在过去几十年里,腔体滤波器和多工器在移动通信和卫星通信系统中,具有非常重要的作用。主要原因是腔体结构具有低插入损耗,高无载Q值和较高的功率容量等优点。目前移动通信的部署已经成熟,则安装新一代网络时（如5G）,需要兼容已安装的网络（如3G、4G）。基于此需求,小型化多频滤波器以及可调滤波器可以有效的管理硬件资源,满足多制式要求,实现最优的网络容量。本论文旨在针对目前兼容各种通信资源这一研究热点,研究并设计多款腔体滤波器,包括同轴腔双频、矩形波导腔三频、介质填充波导滤波器和可调同轴滤波器等,并将其拓展至双工器/多工器的设计。本论文的主体内容概括如下:1.基于枝节加载谐振器的谐振机理,对开路和短路枝节加载情况的同轴谐振器进行了深入的研究。首先,根据同轴腔体枝节加载谐振器的谐振特性,分析前两个谐振模式的谐振频率与物理结构的对应关系,获得在物理结构可实现范围内的频率变化规律与范围。其次,根据谐振模式的电场与磁场分布特性,研究相对独立可控的耦合结构,包括外部耦合和内部耦合,从而设计频带独立可控的双频滤波器。最后,融合共用谐振腔概念设计双工器,减少谐振腔的总数量以及降低结构的复杂度。研究成果已发表在IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques上。2.基于脊波导谐振器,从腔微扰理论出发,对该类型的谐振器结构进行了深入的研究。首先,根据腔微扰理论的物理意义,分析微扰位置对于谐振频率的影响,从而理论推导出微扰条件下,四脊波导谐振器的谐振特性,获得在物理结构可实现范围内的频率变化规律与范围。其次,根据谐振模式的电场与磁场分布特性,研究相对独立可控且易于加工的耦合结构,包括外部耦合和内部耦合。最后,融合共用谐振腔概念设计三工器,减少谐振腔的总数量以及降低结构的复杂度。研究成果已发表在IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques上。3.基于滤波器设计的耦合矩阵综合理论,研究了传输零点随频率变化的耦合拓扑结构特性。根据双模双脊介质填充谐振器,分析该谐振器单元结构的传输极点和传输零点的特性;基于此基础上,使用简单的膜片耦合,级联两个单元结构。通过这种模块化级联方式设计的滤波器,在获得准椭圆响应的前提下,仍然保持直线型结构。这种滤波器的另一优点是,将传统盒型拓扑结构的性能拓展至类盒型拓扑结构的性能,即同一物理结构,不仅可以获得互补响应,还可以获得对称响应。4.基于直线型双谐振柱谐振器,研究了新型X波段可调滤波器和可调双工器。双谐振柱谐振器的特点是,输入/输出耦合和腔间耦合与调谐范围内的频率成反比,这是获得恒定绝对带宽的必要条件。另外,研究了新型波导H面Y型结,并与两个可调滤波器级联实现了可调双工器。研究成果已发表在IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques上。