在各类微波无源器件中,微波滤波器和天线占据了很大的比重,小型化、集成化、多频段和超宽带是未来通信系统发展的主要趋势,因此,设计实现各种新型的微波滤波器和天线,实现这类微波器件在多频段,超宽带等背景下的应用就具有很重要的工程意义,是现代微波通信领域的一个重要的研究方向。本文围绕多频段和超宽带微波滤波器和天线的实现形式及设计方法进行了深入的研究,所取得的主要研究成果包括:1.基于微带缝隙结构的双模双频滤波器的研究。提出了一种新型的具有十字正交缝隙的双模双频可调滤波器,该款滤波器可以工作在GPS卫星导航L1中心频率1575MHz和WLAN中心频率5200MHz,当第二通带中心频率固定时,可单独控制第一通带的中心频率,使其调节范围在1200MHz到1900MHz之间,不会影响滤波器第二通带的特性,增加了双频滤波器的应用灵活性。2.提出了一种基于新型微扰结构的环形双模双频滤波器。采用对传统方环谐振器内部加载不对称枝节,分析其等效电路模型,引入一种新的微扰结构,即两条不对称枝节线的耦合间距来使滤波器的两个简并模式分离,实现双模双频滤波器的特性,滤波器结构更紧凑,调节方便灵活,同时这种新型微扰结构的设计也丰富了双模滤波器的实现形式。3.提出了一种基于方环结构的小型化超宽带滤波器。通过两个方环谐振器构成的多模谐振器可以将其多个谐振频率均匀调整在超宽带频段中,构成超宽频段。滤波器通带频段可覆盖2.5-11.1GHz,相对带宽达到126%,而尺寸仅为0.58λ0×0.12λ0,其中λ0为通带中心频率的介质波长,和相关文献比较,超宽带滤波器尺寸更小,实现了小型化的要求。4.提出了两类具有陷波功能的小型化超宽带滤波器。首先设计一种基于环形谐振器的超宽带滤波器,在馈电部分内嵌开路枝节引入陷波特性,不用通过引入外部电路的耦合或加载来产生陷波,大大减少了电路尺寸。调节两个内嵌的开路枝节的长度,可灵活调节陷波频率和高频带外零点,抑制不同系统间的相互干扰。在该款单陷波超宽带滤波器一边馈线部分再引入不对称耦合双线结构,可在电路尺寸不变的基础上,增加另外两个陷波频点,实现一个新的具有三个陷波频段的小型化超宽带滤波器。5.提出了一种基于人工结构材料加载的三频段平面单极子天线。通过在辐射贴片上刻蚀出两个倒L形的缝隙,并引入一种人工结构材料加载单元,可以极大的展宽天线带宽,降低天线的谐振频率,实现一个宽带谐振频段和两个窄带谐振频段,天线频段调节方便灵活,可覆盖多个移动通信应用频段。