合路器广泛应用于室内分布系统，它是基于滤波器设计原理设计而成的具有多频段覆盖能力的微波无源器件。近年来，移动通信技术的不断发展形成了新旧通信制式网络并存的局面，这就要求通信信道兼具多网络、多系统的特点，以满足通信的需求。由于现代制造技术的不断进步，传统结构的合路器已经不能满足小型化、高隔离、高抑制、低互调的要求，因此，对传统合路器进行研究并进行优化设计已经成为当下微波器件研究的热点问题之一。本文针对传统合路器综合实现效率低、尺寸较大问题，提出利用公共腔结构实现对合路器的改进，该综合方法相比传统设计方案效率更高，节省谐振腔数量，使器件更加小型化。另一方面，针对互调失真较差问题，本文提出以耦合抽头盘替代抽头线结构，改善了器件的互调失真指标。首先，本文介绍了滤波器设计基本原理，分析了广义切比雪夫滤波器多项式综合与提取耦合矩阵的方法。其次研究了传统非公共腔合路器与公共腔结构合路器的综合设计方法，利用多项式综合方法，将设计指标与电路参数（谐振频率、耦合系数以及外界Q值）联系起来，然后通过仿真与实物对比，得出公共腔结构相对传统直接相连结构提高了设计效率、器件更加小型化。再次，本文研究了谐振腔互调失真的电路模型，通过仿真对比分析，得出耦合抽头盘结构会改善互调失真。最后，本文根据优化设计提出的改进方法，利用公共腔结构与抽头耦合盘结构，结合广义切比雪夫滤波器设计原理，设计了一款工作于GSM/WCDMA/LTE/WLAN频段的低通带通型四频同轴腔体合路器。采用路仿真与场仿真结合的办法，分别得出低通结构与带通结构滤波器的具体尺寸，并进行加工镀银测试。实测结果与设计指标相吻合，最后测试合路器互调失真，测试结果显示各个通道内互调失真均低于-150dBc，满足设计指标，达到优化设计目的。