在二十世纪的最后十几年里，随着高性能计算机与高精密机械及光电加工工艺的进步，电磁场与微波技术的研究得到了飞速的发展，在实际生活中的应用也越来越广泛。现代微波毫米波系统的体积越来越小、功能越来越全，在保证性能达标的前提下，从整体上更强调系统的小型化，高集成度，低成本和高可靠性。这种来自实际应用的要求对科研部门提出了新的课题，从而促进了一批新技术的产生与发展。 基片集成波导(SIW)是近十多年来出现在微波毫米波领域内的一种具有插入损耗小、辐射低、功率容量高等优点的集成于介质基片中的新型导波结构。基片集成波导结构具有与填充介质的金属矩形波导相似的传播特性，但可以有效地实现无源器件和有源器件与电路的共面集成，甚至可以实现微波与毫米波系统的单板集成(SiB),同时，该结构完全由介质基片和其上的金属化通孔阵列构成，可以采用标准的印刷电路板(PCB)工艺、低温共烧陶瓷(LTCC)工艺以及薄膜(Thin-Film)工艺来进行加工。在加工成本方面，这几类工艺与传统的波导形式微波毫米波器件相比具有明显的优势；在频率较高的频段内，优势更加突出，非常适合微波毫米波电路的高集成设计与批量生产。因此，作为一种新技术，基片集成波导为微波毫米波系统的集成化、小型化与低成本大规模量产提供了一种新的途径。 为了进一步减小尺寸，提高集成度，最近东南大学毫米波国家重点实验室洪伟教授等提出了一种改进结构——半模基片集成波导(HMSIW)。利用基片集成波导工作在主模状态时其纵向中心对称面可等效为磁壁的特性，在结构上可以沿中线分割成对等的两个半模导波结构，也就是半模基片集成波导。新结构在尺寸上较原有的基片集成波导减小约50％，同时保持了基片集成波导的优良性能。 本文针对基片集成波导技术研究阵列天线与馈电网络的共面集成这一研究方向，特别地深入研究了共面集成所涉及到的基片集成波导传输线、不连续性、功率分配器、电桥、定向耦合器、缝隙阵列天线等，并对半模基片集成波导的传输特性、器件设计也开展了初步的分析研究。 第一章介绍了基片集成波导的工作原理，比较了基片集成波导与半模基片集成波导各自的特点；结合设计经验对基片集成波导、半模基片集成波导与微带之间的转换进行了分析设计，辅以实验数据与仿真结果的对比验证。 第二章介绍了基片集成波导定向耦合器及半模基片集成波导定向耦合器的设计。提出并设计了下列器件：基片集成波导180度三分贝定向耦合器、半模基片集成波导90度三分贝定向耦合器、半模基片集成波导90度双缝三分贝定向耦合器、不同耦合度的多种半模基片集成波导连续耦合定向耦合器、工作在C波段、X波段、Ku波段和Ka波段的180度三分贝定向耦合器以及一种采用半模基片集成波导设计的混合环结构。所有设计与仿真结果都进行了实验验证，实验数据与仿真结果的一致验证了设计的正确性。 第三章针对基片集成波导平面天线阵列馈电网络进行了研究，设计了交替相位的双路、四路均匀馈电功率分配器，以及三十二路线性混合非均匀馈电功率分配器。在这些研究基础上，针对基片集成波导功率分配器面积较大的不足，利用半模基片集成波导技术设计了两种三分贝功率分配器、等功率T形结、六分贝四路串联功率分配器和六分贝线性混合等功率四路功率分配器。实验结果与仿真结果均表明这些功率分配器不仅具有尺寸小，结构紧凑的优点，同时在功率均衡度方面亦有良好的特性。 第四章在结合了前述多种基片集成波导器件的基础之上，提出并设计了Ka波段毫米波基片集成波导单脉冲天线。整个天线包括和差网络、功分网络、缝隙天线阵、各种基片集成波导传输线段与不连续性等在内，均集成在一块单层、面积为14cm×13cm的印制电路板(PCB)中，同时实现了和波束、方位差波束、俯仰差波束和对角差波束的功能。本章将对天线各组成部分的设计进行了详细的介绍并给出了相应的仿真结果；同时也给出了整个天线的实测方向图、增益曲线与驻波曲线。在31.5GHZ频段，和波束增益为18.74dB、差波束零深达到-46.3dB。