目前,微波无线通信系统向着小型化、高集成度、多制式、多功能和低成本的方向迅速发展。基片集成波导（Substrate Integrated Waveguide,SIW）因其高性能、低成本、易于集成的特点备受关注。但SIW的宽度受限于截止频率,其具体应用会面临尺寸较大的问题,难以满足现代无线系统严苛的小型化需求。在此背景下,本文对SIW展开深入研究,在对多容性加载SIW多模谐振器进行理论分析的基础上,提出了一系列多容性加载SIW多模谐振器在小型化、高性能微波无源器件中的应用思路,并探索性地设计出一系列结构紧凑、高性能且具有自封装特性的微波无源器件,包括带通滤波器、多通带滤波器、滤波交叉器以及双工器。论文的主要工作内容可概括为以下五部分:首先,本文运用传输线横向谐振分析方法对提出的多容性加载SIW多模谐振器进行了定性分析,结合软件仿真验证了理论分析的正确性,并总结了该类谐振器的谐振特性以及谐振模式控制方法。依据分析结论,先设计了一款基于双容性加载（Dual-capacitively loaded,DCL）SIW多模谐振器的小型化、宽带滤波器,其3d B百分比带宽（3d B-FBW）为20%、电路面积为0.64λg~2。接着,采用四容性加载结构设计了一款小型化、宽带SIW四模带通滤波器,其3d B-FBW为25%、电路面积仅有0.37λg~2。两款电路的实现预示着多容性加载SIW多模谐振器在滤波器小型化应用中前景广阔。其次,针对多容性加载SIW多模谐振器高频阻带窄的问题,提出了一种将T形接地带状线作为容性加载结构的DCL-SIW三模谐振器。该谐振器利用带状线的谐振特性在高频阻带插入了一个传输零点,其位置可通过改变T形带状线开路臂长度进行控制。当传输零点与TE201的谐振频率重合时,TE201模式的寄生通带被抑制,从而展宽高频阻带。根据上述思路,设计了一款具有小型化、自封装以及宽高频阻带特性的宽带带通滤波器,其3d B-FBW为24%、高频阻带最高抑制频率达到了2 f0且电路面积仅有0.55λg~2。该设计思路对于研制具有宽阻带特性的小型化SIW滤波器有较大的指导意义。接着,针对基于SIW基础模式设计的带通滤波器选择性差的问题,提出了一种利用带状线混合SIW谐振器设计滤波器的解决思路。基于该思路,首先成功实现了一款采用带状线混合传统SIW谐振器的三模带通滤波器。该滤波器利用带状线谐振模式和传统SIW高次谐振模式拓展带宽,同时在滤波器通带两侧各插入一个传输零点,提高了选择性。为进一步提高滤波器性能,又基于带状线混合DCL-SIW谐振器设计了两款带通滤波器。这两款滤波器由于利用了基础模式TE101,其电路尺寸被有效缩减,电路面积仅有0.48λg~2,3d B-FBW均大于25%,具有小型化、高选择性以及宽带特性,特别适用于高密度集成的无线通信系统。然后,针对目前SIW多通带滤波器通带灵活控制、高选择性以及小型化难以同时实现的问题,首次提出一种基于容性加载SIW谐振器设计多通带滤波器的方法。一方面,利用容性加载SIW谐振器谐振模式控制灵活的特点,提高了滤波器通带控制灵活性。另一方面,采用两谐振腔背靠背堆叠耦合结构,有效地在滤波器阻带产生若干传输零点,既提高阻带抑制度,又抑制了寄生通带,展宽了高频阻带宽度。根据该方法设计的SIW双通带滤波器和三通带滤波器分别拥有四个传输零点和七个传输零点,而且它们还具有通带控制灵活、高频阻带宽以及尺寸紧凑的优势,非常适用于对通带数量有迫切需求的多制式无线通信系统。最后,针对目前SIW滤波交叉器和双工器尺寸较大的问题,提出了一种利用TE模式和TEM模式正交性设计滤波交叉器的思路。基于该思路,首次将DCL-SIW三模谐振器应用于滤波交叉器的小型化、宽带设计,实现了一款通带1为带通响应、通道2为直通响应的小型化宽带SIW滤波交叉器和一款通道1和通道2均为带通响应的小型化宽带SIW滤波交叉器,它们的电路面积仅有0.55λg~2,通道隔离度均高于25d B。接着,根据滤波器交叉器的隔离传输特性和空间复用特性,创造性地提出了一种利用滤波交叉器构建小型化SIW双工器的设计思路,实现了一款电路面积仅有1.26λg~2、通道隔离度高于25d B的SIW双工器。所提出的设计思路对于研制小型化SIW滤波交叉器和双工器具有重要的指导作用。