滤波器和天线是无线通信中很重要的两种无源器件。将它们两者结合,再采用腔体的结构来组成腔体滤波天线结构,不仅可以使之具备小型化、集成化的优点,并且在微波的高频段,甚至太赫兹频段都能得到良好的运用。在此背景下,作者做了大量研究工作,主要有以下几点:（1）通过研究传统天线表征形式以及性能,作者设计并加工了一款小型化的、基于单极子天线单元的双输入双输出天线,用于对天线的各项重要性能参数加以深入探讨。这款天线由两个单极子天线单元所组成,中间采用互补开口谐振环用于端口间的隔离,馈电方式采用耦合微带线进行馈电。其测试结果显示,在5.8 GHz时,天线的回波损耗小于-20 dB,两个天线单元间的互耦小于-24 dB,增益为5.1dBi,辐射效率82.8%,其他各项参数也均有良好的表现。（2）对腔体天线进行了研究。首先设计并测试了一款基于基片集成波导的右手螺旋圆极化平面腔体孔径宽带天线。这款天线馈电方式为矩形波导馈电,通过在基片集成波导中间设置中心对称开口,并刻蚀出一个阿基米德右手螺旋天线的方式进行辐射。加工测试后,在S₁₁≤-10 dB与轴比AR≤3 dB的条件下,其相对带宽达到了17.14%,另外它的辐射方向图表现也比较良好。由于其采用单口馈电的单层结构,还兼有结构紧凑成本低廉的优点。紧接着,通过研究滤波器耦合矩阵理论,作者采用了利用辐射品质因数替代外部品质因数的方法,设计了一个三阶的腔体结构切比雪夫孔径滤波天线。这款天线中心频率为9 GHz,采用WR-90矩形波导进行馈电,由三个矩形谐振腔所组成,谐振腔之间使用隔膜来调节它们之间耦合孔的大小,从而实现对耦合系数的控制,并在最末一级谐振腔上设置开口对外辐射。仿真结果显示,其S₁₁优化值与通过耦合矩阵理论所求得的理论值吻合度很高,各尺寸优化值与所提取的初值之间的相对误差不到5%。天线的相对带宽为5.56%,增益为6.58 dBi,方向图为一扇形面,符合腔体孔径天线的辐射特性。此天线不仅同时结合了滤波器和天线的特性,而且结构紧凑,易于加工。（3）对腔体结构的切比雪夫滤波阵列天线展开了研究。在这里,作者设计了两款滤波阵列天线。第一款天线为一个多层结构的1×2的三阶腔体结构阵列滤波天线,中心频率为10 GHz,采用WR-90矩形波导进行馈电。谐振腔之间采用错位的方式进行耦合,通过上下移动谐振腔的位置就能调整其耦合系数,这样就省去了隔膜结构,使得整个天线的结构更加紧凑。两个对称结构的辐射腔,同时同相进行辐射,以增加天线的增益。这种腔体滤波天线不仅拥有滤波器、阵列天线的特性,还具备功分器的特性。对其采用CNC工艺进行分层加工并测试之后,在S₁₁≤-15dB的范围内,相对带宽为10%。天线的测试增益达到了9 dBi,测试方向图与仿真值吻合较差。通过反复对比研究,作者发现此误差是由装配时的层间间隙所导致的。针对这个问题,作者采用3-D打印技术对其进行了重新加工。经过重新加工测试,所测结果与仿真结果吻合良好,证明了之前推断的正确性。另一款是采用3-D打印技术加工的二阶2×2错位耦合阵列滤波天线,其实测相对带宽为3%,方向图表现也比较良好,通带最大辐射效率达到了93.5%,增益为12.51 dBi,在小型化的前提上达到了更高的增益。（4）对更高频段的腔体滤波天线阵列进行了探索。作者在深入研究天线阵列理论的基础上,设计了两款中心频率为300 GHz的分层结构滤波天线阵列。第一个为2×4的并联馈电腔体滤波天线阵列,它以二阶1×2小型滤波阵列天线作为天线阵元,运用天线阵列理论,确定了天线的最优排布,最大化地提高了阵列的增益并降低了副瓣。仿真结果显示其增益为17.28 dBi,副瓣电平也由最初的-6.1 dB降到了-9.2 dB。第二个为8×8的串联馈电的腔体滤波天线阵列,它以三阶2×2切比雪夫腔体滤波阵列天线作为阵元,对天线阵元采用串联馈电网络进行馈电。其仿真结果表现良好,在S₁₁≤-10 dB的条件下,其相对带宽为8.67%,其增益达到了26.06 dBi。