基片集成波导(Substrate Integrated Waveguide,SIW)同时集成了金属矩形波导和微带线的特性,具有平面化、低损耗、易集成等优点。但与微带线和共面波导等平面导波结构相比,SIW的物理尺寸过大,限制了其在微波电路与系统,尤其是无线通信终端设备、数字微波通信室外单元等对系统集成度要求高的场景中的应用。因此,开展SIW小型化技术研究,探索新型SIW小型化无源器件设计方法和实现技术,具有长远的科学意义和重要的应用价值。本文针对SIW微波无源器件和导波结构的小型化需求,采用理论分析、数值仿真、实验验证三位一体的研究方法,在加载型SIW小型化技术方面开展了深入研究,探讨了基于电磁结构局部加载和全局加载的小型化SIW电路单元设计的基础理论与关键技术,并实现了尺寸紧凑的滤波器和移相器,最后,对材料加载型SIW功率合成/分配器设计技术进行了探索性研究。本文主要研究内容及贡献如下:1.提出了一种小型化半模基片集成波导(Half-Mode Substrate Integrated Waveguide,HMSIW)谐振腔的设计方法。针对SIW谐振腔和腔体滤波器尺寸过大、应用不便,以及现有加载型小型化技术实现SIW谐振腔尺寸缩减效果有限等诸多问题,提出将阶梯阻抗结构引入互补开环谐振器的设想,实现了阶梯阻抗互补开环谐振器(Stepped-Impedance Complementary Split-Ring Resonator,SICSRR)并加载到HMSIW谐振腔中,构成小型化HMSIW-SICSRR谐振腔。阶梯阻抗结构的引入可有效增强互补开环谐振器的尺寸调谐自由度,便于实现物理尺寸小型化。SICSRR与HMSIW腔体相结合,也能实现谐振腔物理尺寸小型化。在此基础上,基于HMSIW-SICSRR谐振腔实现了小型化带通滤波器件,其相对电尺寸比传统HMSIW腔体滤波器电尺寸减小90%。最后,基于SICSRR双面加载HMSIW的方式实现了小型化双频谐振腔,并成功应用于紧凑型双通带滤波器的设计,其电尺寸比传统HMSIW双通带滤波器的电尺寸减小85%。2.提出了一种小型化SIW移相器与传输线的设计方法。针对传统SIW传输线和移相器尺寸过大的问题,提出了一种基于慢波半模基片集成波导(Slow-Wave Half-Mode Substrate Integrated Waveguide,SW-HMSIW)结构的宽带小型化移相器与传输线设计方法。首先,基于传输线等效媒质理论研究了均匀微带多段线单元的媒质特性,并利用导波场理论研究了均匀微带多段线加载型SW-HMSIW的导波特性和慢波效应,分析了多段线尺寸对导波特性和慢波效应的影响。在此基础上,通过调整多段线尺寸产生不同相移量,实现了宽带小型化等宽等长SW-HMSIW移相器,其尺寸比传统SIW移相器尺寸减小60%以上。然后,提出了一种非均匀微带多段线单元,并构建了非均匀微带多段线双面加载型SW-HMSIW结构,利用等效媒质理论和导波场理论研究其媒质特性、导波特性和慢波效应,并实现了尺寸紧凑的双面加载型SW-HMSIW传输线,其横向尺寸比主模截止频率相同的传统SIW和HMSIW传输线的横向尺寸分别减小66%和32%。3.提出了一种隔离度增强型宽带SIW功率合成/分配电路的设计技术。针对传统SIW功分器隔离度增强与带宽扩展不易兼顾的问题,提出了一种基于耦合网络匹配以提升隔离度的宽带SIW功率合成/分配电路设计技术。基于多端口Riblet耦合网络的端口隔离原理,提出了SIW五端口功率合成/分配电路结构。然后,基于小反射理论,提出了“V”型吸波材料加载型SIW吸波负载,并与SIW五端口单元集成,实现了吸波材料加载型SIW宽带功率合成/分配器,其电尺寸比同类型传统SIW功分器的电尺寸减小10%以上,同时,其隔离度优于16dB且带内幅度平衡度低于±0.5dB的相对带宽达36%。