传输线理论是整个微波工程设计的基础,基于传输线理论的史密斯圆图、阻抗匹配器和功率分配器在实际微波电路设计中起到了十分重要的作用。本论文基于传输线理论,分别从广义史密斯圆图、扩展型阻抗匹配器和多性能功率分配器三个研究方向上进行了较深入且系统的研究,提出了超级广义的史密斯圆图构造理论,探索到新型扩展型阻抗匹配器解析设计理论,完成了多路不等分双频带平面功率分配器综合方法,最终通过数值算例或微带线实验进行了验证。论文的主要工作如下：(1)提出了全能史密斯圆图构造理论；从理论上完全解析了球形标准史密斯圆图的构造方程；对广义史密斯圆图进行了球形化的理论与仿真研究；最终创新性地提出了超级广义平面史密斯圆图的新概念、新解析设计公式以及各种情况的特例分析。这部分研究成果以多篇学术论文的形式已在国际学术期刊Microwave and Optical Technology Letters上进行了连续性的报道。(2)提出和分析了一系列新颖的阻抗匹配器,它们包含有恒定电阻性或复数阻抗的双频带阻抗匹配器、非恒定复数阻抗的双频带阻抗匹配器和带隔直特性的复数阻抗单频带阻抗匹配器。推导出了相应的严格设计理论,最终采用算例和实验进行了双重验证。这部分研究成果以两篇学术论文的形式已在国际学术期刊IEEE Microwave and Wireless Components Letters上发表,并申请了一项发明专利。(3)提出了三种新颖的双频带等分功率分配器的电路结构和相对应的设计理论,并采用微带线电路测试进行了实验验证。创新性地提出了采用耦合线设计双频带和三频带功率分配器的新思路,根据所提出的理论可以设计出结构更加紧凑,性能更加优越的实用功率分配器。这部分研究成果以多篇学术论文的形式已在国际学术期刊IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, Progress In Electromagnetics Research, Journal of Electromagnetic Waves and Applications和Electronics Letters上发表。(4)提出了三种不等分双频带功率分配器的相关设计理论并进行了实验验证,改进出一种小型化且带有中间频带高抑制特性的不等分双频带功率分配器。最终的闭式设计方法填补了不等分双频带功率分配器在解析设计理论上的空白,所提出的多种新结构能够增加设计不等分双频带功率分配器的自由度,也能满足不同射频系统中多样化的性能要求。这部分研究成果以多篇学术论文的形式已在国际学术期刊IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, IEEE Microwave and Wireless Components Letters, Progress In Electromagnetics Research和Electromagnetics上发表,并申请了一项发明专利。(5)首先解决了三路功率分配器中不等分功率分配比和平面电路实现的难题,提出了三路不等分平面功率分配器解析设计理论；创造性地提出了一种任意路任意双频带工作且任意不等分的广义平面功率分配器解析设计方法,设计了多种算例和微带线电路实验验证了理论的正确性。这部分研究成果已在国际学术期刊IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques上发表。