随着第五代移动通信技术毫米波频段的应用和移动通信电子消费产品的普及,电子系统的小型化趋势越来越明显,系统集成化要求也越来越高。作为维持系统集成趋势的关键途径和推动毫米波应用的有效手段,微波高速系统正逐步向高密度、多功能、宽频带和异质集成等方向发展,从而受到广泛的关注。现阶段,由于电子组装工艺的持续进步、先进电子材料的不断涌现和系统设计水平的快速提升,小型化微波高速系统的应用范围正逐步扩大,并不断朝着大功率和高速率等方向演进,随之也带来一些亟待解决的问题。第一,微波高速系统中高功率器件异质集成会带来严重的电磁-热问题,实现无源器件电磁-热效应的快速分析和准确仿真也尤为关键;第二,随着微波高速系统的不断普及,设计灵活、性能可靠、成本低廉的键合线互连仍然占据重要位置,因此需要重点考虑如何实现键合线的宽带匹配;第三,随着集成度的增加,微波高速系统内各组件距离逐渐减小,隔离度越来越低,系统面临的噪声干扰问题也日益凸显。本文对于上述微波器件和高速互连中部分关键问题进行了研究,并提出了对应的解决方案。本文的主要内容包括:第一,针对无源器件和互连电磁-热效应的快速仿真需求,本文提出了准确的导体截面等效热导公式,并且结合电热等效原理,利用传输线模型得到了微带电路电磁-热分布的解析公式,计算了开路短截线滤波器模型的温度分布,实现了与仿真结果的对应;第二,针对无源器件和互连的电磁-热效应精确测量问题,本文实现了一种有效的电磁-热测试系统,并且考虑测试接头的影响,提出了更为准确的电磁-热仿真模型,测量了微带线和分支线耦合器模型在自然对流和加热台恒温边界条件下的高功率电磁-热效应,最终实现了电磁-热-流体三维场联合仿真结果与测试结果一致;第三,针对高频高速键合线的阻抗匹配问题,本文利用多级阶梯阻抗传输线模型将阻抗补偿问题转换为目标优化问题,结合迭代优化算法,实现的匹配模型能够保持信号带宽为DC-120 GHz;第四,针对宽频带差分系统的共模噪声干扰问题,本文提出了新型的超宽带共模噪声滤波器,通过级联缺陷地结构谐振单元、引入梳状慢波结构等方法,实现了111%的-20 dB共模噪声抑制相对带宽。