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在现代无线通信高速发展的背景之下，超宽带系统的研究具有广阔的应用前景和巨大的市场价值。本论文对超宽带系统中关键部件之一的超宽带滤波器进行了深入研究，在对国内外现有的超宽带滤波器进行充分调研的基础上首次提出具有结构紧凑、低损耗、频率选择性好、宽阻带和易于加工等优点的五种新型高性能超宽带滤波器设计，并给出了精确的综合理论和详细的设计方法。这些滤波器的频率响应特性的实验值与理论值吻合得非常好，并且满足美国联邦通信委员会（FCC）的要求。论文主要包括以下五个方而的研究内容：第一、对超宽带滤波器的综合理论进行了研究，提出了一种基于分布参数的z变换优化方法，实现了由λ0／4（λ0是滤波器中心频率处的波导波长）短路枝节和λ0／2连接线组成的超宽带滤波器的精确设计。并在此基础上提出了用两段λ0／4级联开路枝节代替λ0／4短路枝节，在通带外产生传输零点，从而实现滤波器小型化的方法；第二、对平行耦合线的宽带等效电路模型进行了详细分析，并推导出双模谐振平行耦合超宽带滤波器所能实现的具有等波纹特性的理想传输函数，结合z变换优化算法给出了滤波器的设计方法。实验结果说明，根据这种方法设计得到的一个三级超宽带双模谐振平行耦合滤波器具有良好的通带和阻带特性，并且插入损耗能够满足FCC的要求；第三、利用奇、偶模理论对带有两个λ0／4（或3λ0／4）的正方环形谐振器进行了系统分析，得到了谐振器传输零点的计算公式。并在此基础上提出了用这种谐振器来设计相对带宽分别为60％和30％左右的正方环形双模超宽带滤波器的基本思路；第四、根据正方环形双模超宽带滤波器的频率响应的特点，提出了几种增加滤波器阻带带宽的方法。并用这些方法设计出通带范围分别为3.1-5.1GHz和22-29GHz的具有宽阻带特性的超宽带滤波器。第五、提出了一种新型双模超宽带环形滤波器结构。对影响滤波器的带宽、通带内反射损耗和插入损耗特性的因素进行了详细的分析，提出了一种新型耦合结构并给出了滤波器的设计方法。