在现代通信系统中,滤波器是一个核心器件,常被用于接收机和发射机中。随着现代无线通信系统的快速发展,滤波器在许多微波电路中都扮演着日益重要的角色,对滤波器小型化和高性能方面的要求也日益迫切。本文主要从理论上解决一些特殊滤波器的综合问题,比如超宽带滤波器的综合和多通带滤波器的综合,以及融合器件的综合,并在滤波器小型化技术方面做一些探索和研究。本文的主要工作如下:首先,详细研究了遗传算法和粒子群算法。本文提出了一种由遗传算法和粒子群算法构成的混合算法,并提出了新的误差判别函数,可以自适应的调整误差判别函数值,加速优化值的收敛速度,可以快速得到合适的耦合矩阵。在一些特殊的情况下,综合技术不能得到一个合适的解,就可以通过优化算法快速得到符合设计指标的耦合矩阵,从而加快滤波器的设计速度,节约更多的时间。第二,对超宽带滤波器综合,提出了基于新型管状滤波器的超宽带滤波器综合方法。突破传统管状滤波器的相对带宽不能超过40%的局限,实现了相对带宽超过110%的超宽带滤波器的性能。此外,根据位置的不同,有两种方法可以在此滤波器中添加传输零点。对于滤波器的上阻带,可以采用添加交叉耦合电容的方式产生传输零点,当电容值变大,传输零点将会向通带移动。对于下阻带和通带,采用引入谐振网络的方式添加传输零点。这样在任意位置都可以添加传输零点,增强滤波器的带外选择特性或者对通带内干扰信号的抑制能力,极大地提高了超宽带滤波器的设计自由度。第三,对多通带滤波器综合,本文提出了采用多项式综合方法,结合最小二乘法极值点迭代技术,可以分两个步骤实现多通带滤波器的综合。首先采用最小二乘法,对滤波器特征多项式的极值点进行迭代,最后得到滤波器的特征多项式的系数。然后根据得到滤波器的特征多项式,计算得到多通带滤波器相应的耦合矩阵,从而完成多通带滤波器的综合。此外,本文将多通带滤波器综合技术与多工器综合技术结合,首次完成了多通带多工器的综合。第四,本文首次提出了两种采用混合传输线的阶梯阻抗谐振器,该谐振器的混合传输线由悬置带线和微带线组成。混合传输线的小型化特性不是由电容加载产生的而是通过改变传输线的特征阻抗产生的。本文分别对它们的谐振条件,控制谐振频率的参数做了详细的理论分析。相对于传统的悬置带线谐振器,它在小型化方面具有非常明显的优势,可用于各种平面电路中。第五,详细研究了非谐振节点技术,阐述了非谐振节点技术的基本原理和元件提取过程。提出了两种基于非谐振节点技术的耦合结构。第一种耦合结构可以在不增加滤波器面积的情况下,产生一个可控传输零点。第二种耦合结构是一个双模非谐振节点,在不增加滤波器面积的情况下,可以在通带的两侧各产生一个可控的传输零点,增强滤波器的带外抑制特性。此新型耦合结构,结合本文提出的新型谐振器,可以设计出性能优异的小型化滤波器。最后,对本论文的研究工作进行总结,并展望今后的研究工作。