通信系统的快速发展对于微波滤波器的设计提出了越来越高的要求,不仅各种设计指标更加严格,而且微波滤波器的小型化设计也不断受到研究人员的关注。综合考虑各种减小滤波器尺寸的方式,多模谐振腔技术无疑是其中最为有效且比较常用的技术之一。虽然微带结构的多模滤波器研究比较成熟,但是平面结构滤波器存在自身结构上的很多缺陷,而波导腔体谐振腔由于其低插损、高Q值、大功率容量等诸多优势而成为实现多模谐振器结构的不错选择,基于腔体谐振器的多模滤波器设计是近年来滤波器研究的一个热点和重要研究方向。本文主要研究方向为采用腔体结构的谐振器来实现微波多模滤波器的设计。在过去的几十年时间里,多模滤波器设计方法随着滤波器综合理论及耦合理论的发展而得到不断的改进和完善,现在已经拥有一套基于耦合矩阵的成熟的设计方法。同时腔体滤波器中的耦合结构也在随着设计人员的研究而得到不断的丰富,我们可以根据设计需求选择恰当的物理结构。本文的主要内容如下:首先介绍了微波滤波器的基本理论以及滤波器设计的基本流程。其次,详细介绍了波导腔多模滤波器的设计理论,分析了波导谐振腔的小型化实现方式。同时基于耦合理论对矩形波导谐振腔的腔内耦合、腔间耦合及输入/输出耦合作了详细的分析与讨论,是腔体多模滤波器设计的理论基础。进一步的,通过设计一款串联型拓扑四阶双模波导滤波器详细地给出了多模滤波器基于耦合矩阵方法的设计流程。然后介绍了并联型多模滤波器在产生传输零点方面的优势,并据此设计了一个单腔的双模滤波器以及两个采用不同腔间耦合结构的双腔双模带通滤波器。最后,本文设计了一款基于矩形波导谐振腔的六阶三模滤波器。利用L形探针可以同时激励三种简并模式,并且利用十字窗与电探针组合的混合耦合方式实现各模式耦合的独立控制。该结构紧凑,且拥有较好的滤波特性,通过加工一个原型实物从而验证了设计的合理性。