射频滤波器通常位于无线通信系统中的接收机和发射机端,能够起到滤除谐波,抑制杂散的作用,射频滤波器性能的优劣直接影响着整个通信系统的性能指标。当前,移动通信技术发展十分迅速,对射频滤波器的通带损耗、阻带抑制和小型化等性能指标提出了更高的要求。而微带线结构的滤波器,以其尺寸小、重量轻、频带宽、易加工、易匹配、易集成等特点,成为微波集成电路领域的研究热点。论文首先分析了微带线理论和微带滤波器的设计原理,采用电路与电磁场协同仿真方法,设计出传统阶梯耦合结构的微带耦合带通滤波器。在此基础上,将两种Koch分形曲线引入传统微带耦合带通滤波器的狭小缝隙的耦合单元结构,并进行优化设计,通过改变奇模和偶模信号的传输路径,减小了奇模和偶模的相速度差值,从而较好地抑制了二次谐波。仿真结果表明:本文设计了中心频率为2GHz的传统结构的微带阶梯耦合带通滤波器,采用分形耦合单元比传统结构的耦合单元使滤波器二次谐波减小了 25dB,通带插入损耗小于0.55dB;通过对分形耦合单元进行优化,可使滤波器二次谐波抑制性能进一步改善37dB,而通带性能几乎不受影响。测量结果与仿真结果基本吻合。论文还设计了一种基于1/4波长阶梯阻抗谐振器(SIR)的交叉耦合微带双频带通滤波器,利用SIR终端加载的金属化短路通孔实现K倒置器,利用谐振器之间的级间耦合实现J倒置器,通过相邻谐振器之间的级联耦合和不相邻谐振器之间的交叉耦合,完成四阶双频带通滤波器的设计。仿真结果表明:双频带滤波器的两个通带中心频率分别为3.76GHz和8.67GHz,中心频率比大于2,对应的插入损耗分别为-0.43dB和-1.13dB,带内回波损耗分别为-22.09dB和-35.61dB。实现了双频带通滤波器的小型化和低损耗。仿真和实物测试结果也比较理想。最后通过对谐振器之间的耦合结构进行分形优化,使滤波器阻带变宽,过渡带更陡峭。论文的研究结果对分形结构在小型化滤波器设计中的应用具有重要参考价值。