论文首先研究了滤波器的交叉耦合理论，包括交叉耦合滤波器的传输函数、多项式的构造、交叉耦合矩阵综合及矩阵旋转消元技术；以所推导的理论为基础编写了交叉耦合滤波器耦合矩阵化简、S参数显示及外部品质因数提取程序。并根据交叉耦合理论分别设计了2.45GHz的平面微带结构交叉耦合带通滤波器及2.45GHz的三维结构微带带通交叉耦合滤波器。三维多层技术将微带电路从传统的平面结构扩展到立体结构，从而有利于微波器件的小型化，提高系统的集成度。利用三维结构的优势研究设计了小型化多层微波谐振器；分析了三维电磁结构下微波谐振器的性能：包括谐振器的Q值，杂散谐振频率，电极间不同厚度对谐振器频率的影响。论文理论推导了具有内部耦合谐振器的谐振频率及内部耦合电容对谐振频率的影响；然后用耦合微带线替代集总耦合电容，采用奇偶模分析方式分析了内部耦合为耦合微带线方式的谐振器。重点仿真分析了耦合系数对谐振频率的影响、对滤波器体积的影响及对寄生通带的影响。在此基础之上，提出了一种三维结构的交叉耦合滤波器；仔细仿真和分析了三维结构中各个参数对滤波器性能的影响。仿真分析了三维结构谐振器之间的相互影响，不同拓扑形式谐振器之间的相互影响，包括基板厚度对电耦合系数、磁耦合系数、混合耦合系数的影响；谐振器间的不同距离对电耦合系数、磁耦合系数、混合耦合系数和外接Q值的影响。研究了这种三维结构内部交叉耦合滤波器的特性，并根据交叉耦合理论设计了一款三维结构的四阶交叉耦合滤波器。所设计的交叉耦合滤波器采用四元交叉耦合结构，引入一对传输零点，提高了滤波器的矩形系数，并将寄生通带抑制到了更高的频率。与同指标的微带线四阶交叉耦合滤波器相比，基于三维结构的交叉耦合滤波器具有体积小，带外抑制好，寄生通带远等优点。