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随着移动通信的快速发展,作为无线通信系统的重要组成部分——微波器件正朝着小型化、宽带化、多功能融合等方向发展。耦合传输线可用于耦合器、移相器、滤波器等微波器件的小型化与宽带化,还可用于实现微波电路的负群时延(Negative Group Delay,NGD)特性。传统结构的平行耦合微带线受加工工艺的限制,无法实现强耦合。为此基于地平面悬置导体(Floating Ground-Plane Conductor,FGPC)结构的平行耦合微带线和基于周期性电容加载的转向(Trans-Directional,TRD)耦合微带线被提出,但是目前尚无FGPC耦合微带线和两端短路/开路TRD耦合微带线的综合方法,只能借助电磁仿真软件进行设计(需反复调整结构尺寸,设计周期长),且设计结果常常未达到器件性能的最佳值。为解决该问题,论文针对强耦合微带线的综合方法开展研究,并研究设计基于强耦合微带线的高性能、小型化、多功能微波器件。所取得的主要创新成果如下:(1)提出了基于人工神经网络和保角变换分析的FGPC耦合微带线综合方法。该综合方法通过调整悬置导体带条的宽度,可直接计算得到奇偶模相速相等的FGPC耦合微带线的物理尺寸,提高了微波器件的性能和缩短了设计周期。实验结果表明,采用所提出的FGPC耦合微带线综合方法进行设计,提高了 FGPC耦合微带线宽带定向耦合器的隔离度,改善了宽带Schiffman移相器的回波损耗和抑制了平行耦合微带线带通滤波器的二次寄生通带。(2)提出了基于干涉的NGD实现方法,降低了电阻的温变特性对微波电路NGD性能的影响。以该方法为基础,采用Wilkinson功分器和FGPC耦合微带线构建了一种新型NGD微波电路。所构建的NGD微波电路受电阻温变特性的影响显著降低,且调节Wilkinson功分器的功率分配系数可控制插入损耗;增大FGPC耦合微带线的耦合系数可增大NGD的绝对值。此外,所构建的NGD微波电路具有内在的输入输出匹配特性,无需额外的匹配电路,即可应用于微波电路与系统中以补偿群时延。(3)提出了基于TRD耦合微带线的Schiffman移相器,实现了小型化。该移相器将传统结构中的3λ/4传输线替换为λ/4开路TRD耦合微带线,且TRD耦合微带线的引入增加了一个设计参量,提高了设计灵活性。即通过调节TRD耦合微带线的耦合系数可控制移相器的带宽。与已有的Schiffman移相器相比,所提出的Schiffman移相器的参考线长度减小了三分之二。(4)提出了基于TRD耦合微带线的小型化谐波抑制混合环耦合器和小型化功分比可调混合环耦合器。这两种多功能耦合器均通过引入λ/4短路TRD耦合微带线实现了小型化。对于谐波抑制混合环耦合器,采用T型传输线网络进一步减小了电路尺寸并实现了谐波抑制功能。对于功分比可调混合环耦合器,采用变容二极管实现了功分比的电调功能;利用开路TRD耦合微带线和短路TRD耦合微带线之间固有的180度相位差特性,提高了可调混合环耦合器的隔离度和反相输出相位偏差±10度的带宽。此外,为实现TRD耦合微带线在任意耦合系数情况下混合环都具有理想匹配和隔离特性,推导了短路/开路TRD耦合微带线的综合公式,并通过仿真与测试验证了该综合公式的有效性。