随着移动互联网时代的到来,无线移动通信网络成为社会发展最为重要的基础设施之一。公众对移动通信需求持续增长并且对速度和质量的要求越来越高,4G规模化应用后,5G已经成为全球移动通信领域新一轮技术的竞争焦点。随着多种宽带无线接入技术日渐成熟,众多无线技术更新换代,以及物联网技术的快速发展,无线移动通信在社会各领域进入融合发展新阶段。这些都预示着5G、物联网、认知无线电、全双工通信系统、跳频通信系统等在民用和军用领域的应用越来越多,这些系统的数据量以极快的速率增长,迅速提高了带宽需求。在有限的频谱资源约束下,在一定的频段内增加信道的个数是更高效利用频谱资源的有效方式,因此,对频率的选择性和干扰的抑制性等指标也提出了更高要求。滤波器的基本功能是抑制不需要的信号而选择通过所需信号,是无线通信系统中的重要器件。在此背景下,本论文主要研究了高性能带阻单端滤波器、差分带通滤波器和滤波集成差分功率分配器,并对基于SIW的宽带圆极化阵列天线进行了研究。本论文的主要工作如下:(1)提出了一种基于阶梯结构的新型高性能平面带阻滤波器。为了改进带阻滤波器性能并保持简单的电路结构,该带阻滤波器由一个三节阶梯阻抗变换器和两个双节阶梯阻抗变换枝节组成。该带阻滤波器实现了良好的阻带衰减,同时保持非常宽的上通带带宽。本文通过微波传输线基本理论对该滤波器参数以及设计理念进行了一系列的研究,提出了改进带阻滤波器上通带的设计理论和计算优化方法,对改进电路的机制和设计流程进行了详细分析,最终完成实例仿真和实验验证。相关研究成果以第一作者身份学术论文发表在SCI检索国际学术期刊AIP Advances上。(2)实现了一种基于简单对称四节耦合线结构的新型高性能小型化平面带阻滤波器。该带阻滤波器具有比较宽的上通带带宽、较低水平的通带内反射损耗、阻带内的高选择性滤波和平坦的通带群时延等特性。本文对所提出的带阻滤波器给出了相应的设计理论,并设计与分析了相关实例,最后通过全波仿真和微带实验测量对预测结果进行了严格验证。相关研究成果以第一作者身份学术论文发表在SCI检索国际学术期刊Microwave and Optical Technology Letters上。(3)提出和分析了三种基于耦合线终端加载结构的差分带通滤波器。对通带带宽、通带选择性、带外抑制深度和共模抑制进行性能提升研究,对相应的电路参数和滤波特性求解过程进行了详细推导,并给出了具体的设计方法,分别设计了窄带差分滤波器、高带外抑制差分宽带滤波器和高共模抑制差分宽带滤波器实例,设计的实例均进行了仿真和实验验证。(4)提出了一种基于耦合线、短路枝节、90度阻抗变换器的宽带差分滤波集成功率分配器。使用奇偶模分析法把该差分滤波集成功率分配器等效为差模等效结构和共模等效结构,对该差分滤波集成功率分配器的差模和共模输入阻抗、差模传输零点和共模抑制特性进行了分析。通过全波仿真软件和印制电路板技术对提出的差分滤波集成功率分配器进行了仿真和测试,最终设计出了具有良好的差模功率分配特性、差模滤波特性和高共模抑制性能的差分滤波集成功率分配器。(5)提出了一款基于SIW的口径耦合微带贴片天线。仿真分析了参数对贴片天线的性能影响,基于提出的口径耦合贴片天线设计了一种顺序旋转激励的阵列天线,从而提高阵列天线的轴比带宽和阻抗带宽,该阵列天线的馈电网络输出端口信号在比较宽的带宽内具有相等的幅度,且相邻输出端口的相位差为90°。最后对设计的顺序旋转馈电的4×4宽带圆极化阵列天线进行了仿真和测试,验证了该馈电网络及阵列天线的可行性。