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滤波器是无线通信系统的重要组成部分，其小型化、高性能的设计和实现方法是研究人员不断追求的目标。与传统的规则结构设计滤波器不同，本论文提出并探索了将Fragment-type不规则结构应用于平面微波滤波器设计中。通过采用基于分解和遗传操作算子的多目标进化算法，围绕谐振器设计、枝节加载结构和平行耦合结构，给出了若干Fragment-type结构的滤波器设计实例。论文在系统论述滤波器设计理论、传输零点产生机制以及寄生通带抑制的基础上，主要开展了以下几方面工作: 1.提出了一种采用Fragment-type加载的谐振器结构，并用该结构的谐振器设计了两款滤波器。研究分析表明，采用Fragment-type结构可以增大谐振器内部电流、电荷的分布区域，破坏谐振器各个谐振模式呈周期性分布的规律，将其用于谐振器设计可以实现谐振器的小型化，并且可以控制谐振器最低杂散谐振频率与基模谐振频率的相对距离，从而将设计的谐振器构成滤波器后可以使滤波器结构紧凑、寄生通带抑制较好。设计的滤波器在通带两侧各有一个传输零点，具有很高的频率选择性，并且通过引入源/负载耦合线，可以灵活地调节带外传输零点位置。最后进行了实物制作，测试结果与仿真结果吻合很好。 2.探索了将Fragment-type结构应用在枝节线加载结构的滤波器设计中，提出了一种替代枝节线加载的Fragment-type加载结构，并设计了两款单通带滤波器和一款双通带滤波器。通过研究分析表明，提出的Fragment-type加载结构可以在滤波器通带外引入一个传输零点，并且根据阻带抑制要求可以灵活地控制零点在上下阻带的位置。 3.以传统的三阶平行耦合线滤波器为例，用Fragment-type结构替代该滤波器输入输出端的平行耦合线，通过对比，直观地展示了占据相同尺寸时，Fragment-type结构可以提高滤波器的性能;性能相似时，Fragment-type结构具有小型化的作用。 4.拓展Fragment-type结构的应用范围，将其应用在MIMO天线隔离谐振器设计中，提出了一种隔离谐振器的设计结构:在具有超材料特性的谐振器基础上加载Fragment-type结构。通过仿真分析表明，设计的谐振器同样具有超材料特性。将其放置在由两个单极子天线构成的MIMO原型天线中后，在保留单极子天线较好的全向性和较高的增益的情况下，显著地提高了MIMO天线的隔离度和隔离带宽。