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通信技术的持续发展对微波无源电路和系统的性能提出了更高的要求。其中,无源滤波电路作为微波无源电路的核心器件,在性能提升方面仍然面对着许多困难和挑战,因此本文研究的重点为滤波无源电路。滤波无源电路的主要指标包括带内插入损耗、带内回波损耗、带宽等,滤波器选择性的好坏主要由滤波器的过渡带斜率和带外抑制所决定。因此,本文以增加滤波器的矩形系数、带外抑制度为研究中心,提出了一系列滤波器的新型结构,以提高微波平面滤波器的性能。本文的主要工作和创新点如下:1.为了增加滤波器的带外抑制带宽,论文利用扇形电容自谐振频率高、无需后续焊接的优点,将其与终端短路平行耦合线相结合,研制了三款低通滤波器。通带外抑制度高于25 dB,在5 GHz到10 GHz的频段内,抑制度达到45 dB。在过渡带区域,S21的斜率为-47 dB/GHz。在此基础上,提出了平行耦合扇形结构滤波器结构,即扇形电容加载于平行耦合线的两端。滤波器的带外抑制超过30 dB,在3f0,4f0和5f0处的抑制度均高于40 dB,其中在4f0处抑制度高于60 dB。然后,本文在四分之一波长谐振器的末端与扇形电容相连的基础上,提出了扇形加载四分之一波长谐振器结构,三次谐波抑制度超过20 dB。在四分之一波长滤波器的馈线处引入周期电容,抑制了滤波器的二次和三次谐波寄生通带,带外抑制度高于30 dB。2.为了增加滤波器的带外抑制深度,论文分析了哑铃型缺陷地结构的电磁禁带特性,给出了它的集总电路等效模型和对应的参数提取方法。本文将复合左右手传输线与缺陷地结构相结合,提出了基于缺陷地结构的六边蘑菇型和交指电容型滤波器。六边蘑菇型滤波器的第一个额外的传输零点位于2.2 GHz,抑制度超过40 dB。第二个额外传输零点位于5.9 GHz,抑制度超过50 dB。交指电容型滤波器带外三个传输零点的频率为4.3 GHz,5.9 GHz和7.3 GHz,抑制度大于35 dB。利用缺陷地结构的并联谐振特性,对希尔伯特缺陷地结构进行了改进,提出了一款四分之一模基片集成波导滤波器,滤波器通带右侧过渡带4.7 GHz处产生了一个抑制度高于28 dB的传输零点。3.为了提高滤波器抑制干扰信号的能力,论文分析了传统阶梯阻抗和四分之一波长阶梯阻抗谐振器的谐振特性,利用四分之一波长阶梯阻抗谐振特性研制了一款交指结构滤波器。这种结构将滤波器第一寄生通带移到了10 GHz以上的频率处,滤波器在4 GHz10 GHz的带外抑制度超过30 dB。然后在分析交指电容接地电感型复合左右手谐振器滤波器的基础上引入终端开路枝节,在通带4.4 GHz处产生了一个抑制度超过20 dB的传输零点,获得了陷波特性。采用该结构能够抑制带内干扰信号的频率分量。在分析零度馈电结构的传输特性及其零点产生机理的基础上,本文提出了一款T型双模滤波器。采用零度馈电结构以后,滤波器在1.5 GHz,2.5 GHz和3.2 GHz处额外产生了三个抑制度分别超过50 dB,40 dB和40 dB的传输零点。4.为了增加滤波器的矩形系数,论文分析了CQ耦合结构的特性,在此基础上提出了一款基于矩形复合左右手谐振器的滤波器。采用CQ结构以后,通带两侧增加了两个额外的传输零点。左侧零点的频率为1.5 GHz,抑制度为40 dB。右侧零点的频率为4.3 GHz,抑制度为24 dB。然后在CQ结构的基础上,分析了TCQ结构的特性,并研制了一款基于开口谐振环的TCQ结构滤波器。滤波器采用TCQ结构,过渡带在0.80 GHz,0.82 GHz,0.88 GHz和0.90 GHz处分别产生了抑制度超过70 dB、35 dB、50 dB和70 dB的传输零点。对四分之一波长滤波器的输入和输出进行源和负载耦合,通带两侧四个传输零点的实测带外抑制均高于40 dB,从而提高了过渡带斜率。