多功能、集成化、小型化是当今无线通信系统的发展趋势,这也对滤波器、天线、匹配电路等一系列射频微波系统的基本部件提出了同样的需求。传统的天线、放大器等其他器件的设计往往需要针对不同的具体问题进行具体分析,设计流程多样,但是适用范围有明显的局限性,往往还较依赖于设计人员的主观经验,导致了针对同一指标,不同设计者设计的产品可能在复杂度、成本、可靠性、性能等方面会有较大差别。尤其在进行多功能、集成化、小型化的器件设计时,传统设计方法在多个功能及尺寸等多方面因素的权衡过程中显得更加难以胜任。本质上,大量的射频微波器件功能的实现都是以各种方式利用了谐振、以及多个谐振模式之间的耦合效应,进而使得该器件的端口反射特性、传输特性以及辐射特性等性能在所需的频率范围内满足预期要求。而除了滤波器的设计以外,其他器件的设计并没有一种高度统一的严谨方法。而同样基于谐振耦合原理的微波滤波器已经发展出了一套严谨、成熟有效的耦合矩阵理论,目前这套理论主要用于滤波器设计,但其蕴含的耦合谐振原理是普遍存在于各类微波器件中的,并且是大多数微波射频器件得以正常工作的基础本质。本文借鉴目前成熟的滤波器设计理论中分析、操控耦合谐振现象进而实现预期滤波特性的方法流程,从谐振耦合原理的角度对谐振结构、放大器、天线等微波射频器件进行了研究,为各类传统器件功能与滤波功能的集成化以及设计流程的统一化提供了一些新思路。本文主要研究内容如下:1、针对目前的品质因数(Quality factor,Q值)提取方法只使用少量数据点进行计算容易出现较大误差,以及有的方法操作不便的问题,提出了一种基于最小二乘法(Least Square Estimate,LSE)的谐振器Q值估计方法。分两步对有额外相位加载的谐振结构或电路的等效电路的Q值等参数进行提取,首先使用一次LSE对加载相位进行去嵌入,然后再次使用LSE对其他参数进行提取。然后使用所提出的方法对四个谐振器进行了提取试验,将结果与被认为是领域内的标准的软件QZERO进行了对比,充分证明了所提出的方法的准确性和便利性。为后续基于谐振耦合进行其他器件设计奠定了重要基础。2、传统的射频前端采用放大器与滤波器级联的方案会占用较大的尺寸并带来损耗。设计了一款工作于5.6 GHz～5.9 GHz的同时具有滤波特性与放大功能的滤波放大器。通过对滤波器的外部耦合参数进行了轻微修改后,直接用于代替传统的放大器匹配网络。仿真结果表明在电路尺寸变化不大的情况下,既实现了阻抗匹配功能,又具有优越的滤波特性,达到了对信号的滤波和放大功能一体化设计的目的。3、针对目前的滤波天线广泛使用的级联、协同设计以及串馈方案存在的高损耗、不灵活、零点难以调控、不可综合等问题,提出了一种基于并行结构的通用滤波天线的综合和设计方法。使用多个常见的谐振天线作为谐振单元并同时向空间辐射能量,即可实现具有滤波特性的天线,在给定滤波性能指标后,可通过耦合矩阵综合理论等方法综合得出各个单元的谐振频率和辐射Q值。从场和路的角度对提出的滤波天线工作原理进行了详细的理论分析。本方法可根据不同的指标选用不同的单元数,通过耦合矩阵综合可以实现所需的通带和辐射零点位置。然后采用贴片谐振天线单元设计了通带为5.71 GHz～5.85 GHz,在5.6 GHz处有一个辐射零点的滤波天线,详细介绍了根据所提出的设计方法进行结构实现的过程,包括单元尺寸确定、单元间距影响和馈电网络设计等步骤。最终的计算、仿真和测试结果验证了所提出的方法的可行性和通用性。