无线通信技术的飞速发展和广泛应用，使通信系统结构越来越复杂，对系统性能要求越来越高。天线作为无线通信中收发信号的重要组成部件，其性能优劣直接影响着整个系统性能。因此，对无线通信系统中天线的研究尤为重要。目前，天线小型化、宽频带、高效率、多功能、易集成是该领域重要的研究课题。随着材料与工艺的不断进步，各种用于天线加工的新材料和新工艺不断出现，为高性能天线设计提供了支持，同时为更好的实现对天线的系统级封装(SiP)提供了可能。　　本论文主要针对不同无线通信系统对所需天线应用环境和背景、集成与封装、性能指标以及工期和造价成本等要求，提出了多种新颖的基于不同材料与工艺特性的天线结构，以及对相关性能优化问题的有效解决方法，对所提出的新型天线的设计与分析进行了探索和研究。本文主要研究内容和成果概括如下:　　1.研究了基于印制电路板(PCB)工艺的宽带锥状波束天线。提出了采用改进的L形探针结构与宽带馈电网络相结合的用于S波段无线通信系统的宽带圆极化锥状波束天线。　　2.研究了采用硅通孔(TSV)垂直互连技术的硅基集成差分天线。本文以应用于S波段2.4GHz三维无线传感器的集成天线为例，提出了利用TSV技术来实现与三维IC组件垂直互连的集成差分天线。研究了基于完整系统封装下天线建模与仿真，天线与IC组件间电磁干扰，无源器件布局优化等问题。提出了采用哑硅层(dummy silicon)设计来解决天线对IC组件电磁干扰的问题。完成了利用TSV垂直互连技术在完整封装条件下的高阻硅材料集成差分天线整体设计与分析。　　3.研究了基于CMOS工艺圆极化片上差分天线。采用加载人工磁导体(AMC)结构来提高天线辐射性能。本文提出了用于毫米波60GHz频段片上无线互联的基于0.18μm CMOS工艺加载人工磁导体结构的硅基圆极化片上差分天线。　　4.研究了基于LTCC工艺的用于毫米波60GHz频段短距离无线通信的阵列天线。本文研究并提出了基于多层LTCC结构的实现不同辐射性能的天线单元以及紧凑的馈电网络结构。研究了接地集成共面波导(GCPW)到带状线(SL)转换过渡结构。针对具有不同极化特性的阵列天线，提出了通过加载软表面结构和等效腔体结构来减小表面波对天线阵列性能的影响，提高天线阵列辐射性能的方案。提出并分析了包括加载软表面结构的宽带线极化L型探针馈电贴片阵列天线和加载等效腔体结构的宽带圆极化缝隙耦合馈电叠层贴片阵列天线等基于LTCC工艺的用于60GHz频段短距离无线通信的阵列天线。