宽带、多模式的无线通信系统在如今的信息时代中扮演着越来越重要的角色,其中,天线和滤波器是宽带无线通信系统中的关键器件。目前,平面电路和金属腔体是天线和滤波器使用的两种常见结构,平面电路在系统集成,轻量化等方面具有一定优势;而金属腔体则在低损耗,高功率容量,抗辐射干扰,抗老化方面有着难以替代的优势,因此一直是微波电路与天线领域的研究热点之一。本文基于腔体多模理论,面向滤波器的小型化需求和天线的宽带需求,设计了多模耦合滤波器和宽带缝隙天线,主要研究内容和创新点如下:首先面向滤波器小型化需求,基于腔体模式理论,设计了两款金属腔体滤波器。第一款滤波器基于网络综合法,采用电感膜片加载方法来激发高次模式,实现电感元件的作用,并通过低通原型及频率变换计算出膜片加载位置及间距等参数,设计出了功率容量高,损耗低滤波器的滤波器,其可以应用于大功率微波系统中。第二款滤波器基于多模耦合理论和滤波器设计的耦合矩阵综合法,设计的滤波器通过切角耦合的方式在单个矩形腔体中实现了两种简并模式的耦合,使用两个双模谐振腔完成了四个单模谐振腔的滤波效果,使滤波器的体积减少了50%,实现了滤波器的小型化,降低了器件的复杂性,完成了预期的设计指标,带宽约为100 MHz,带内插损小于1 d B。最后将多模耦合理论与矩形波导缝隙阵列天线相结合,通过在传统波导的缝隙外增加多模谐振腔的方式,设计了一款宽频带波导缝隙阵列天线,在保证辐射性能与传统天线相当的情况下,天线的-10 d B带宽达到了26.28%,相比于传统天线4.06%的分数带宽有了极大的提高,实现了矩形波导缝隙阵列天线的宽带化。