随着通信系统向微波毫米波方向发展,传统金属波导由于尺寸大、加工成本高等缺点,难以和其他平面结构相连。因此,波导的平面化成为众多学者关注的焦点。基片集成波导兼顾传统矩形波导和平面电路的优点,已获得了广泛的应用。之后,基片集成脊波导结构被提出,相比之下,它不但具有更宽的单模工作带宽和更小的等效阻抗,而且在频率相同时能实现较小的尺寸。基于基片集成脊波导结构的无源器件和天线的研究已成为当今的热点之一。本文通过研究不同脊结构对基片集成脊波导单模工作带宽的影响,给出了单模工作带宽较宽并且符合实际加工要求的基片集成脊波导结构,并在X频段设计了基片集成脊波导到微带的过渡巴伦结构以及相应的测量框架。之后基于该基片集成脊波导结构,分别设计了一分八不等分功分器、线极化缝隙阵列天线和圆极化缝隙阵列天线,两种缝隙阵列天线的辐射方向图均实现了低副瓣和低交叉极化。本文的具体研究内容如下:1、基片集成脊波导结构的理论、分析方法、微带过渡巴伦以及相应的测量框架。本文结合脊形波导和基片集成波导的理论,分析了基片集成脊波导的原理和传输特性。之后通过对比不同脊结构的单模工作带宽,给出了带宽符合要求并且适合加工的基片集成脊波导结构以及相应的设计流程。同时,考虑到与其他平面电路的集成,设计了基片集成脊波导到微带的过渡巴伦结构。最后,为了便于后续统一测试,设计了“同轴-微带-待测结构-微带-同轴”的测量框架。2、基于基片集成脊波导结构的一分八不等分功分器。本节在上述基片集成脊波导结构的基础上,将波导H-T型结构和90度直角拐角应用于基片集成脊波导功分器的设计中,并作出相应改进。通过在分支不同位置处加感性金属化通孔的方式实现特定的功分比并调节输入端口的匹配。同时,在相位落后的枝节处增加移相段以保证输出端口同相。之后,在X波段分别设计了一分二、一分四和一分八不等分功分器,中心频率为9GHz,其中一分八功分器的输出幅度按低副瓣综合得到的幅度分布变化。3、低副瓣线极化缝隙阵列天线。本节通过研究基片集成脊波导宽壁上单个纵缝的导纳特性,验证了其与波导缝隙的一致性。之后,在基片集成脊波导缝隙阵列天线的设计中,采用实验仿真的方法估算缝隙间的耦合。最后,在X频段分别设计了8元线阵和8×8缝隙面阵,中心频率为9GHz,采用之前设计的一分八不等分功分器馈电,在E面和H面同时实现了低副瓣特性。4、低副瓣圆极化缝隙阵列天线。本节在低副瓣基片集成脊波导线极化缝隙阵列天线的基础上,通过加载平面寄生偶极子的方式实现了圆极化辐射。为了计入组阵后单元间耦合的影响,寄生偶极子的位置和尺寸均在考虑耦合情况下确定。之后,采用上述圆极化辐射单元,给出了一个基于基片集成脊波导结构的8元圆极化线阵。仿真结果表明,该天线的轴比满足要求,并且在最大辐射方向与组阵方向所在的面实现了低副瓣特性。