为了适应快速增长的无线通信业务对频率资源的要求，无线通信频率开始从微波低频段逐渐向高频段甚至毫米波频段扩展。由于技术难度和成本问题，微波高频段和毫米波频段尚未在无线通信中得到广泛应用。因此，针对微波毫米波频段开展高集成度低成本射频电路与系统的研究具有重要意义。基片集成波导是近几年兴起的一种高性能低成本的微波毫米波无源电路集成新技术。本文主要结合无线通信背景研究基片集成波导技术，包括基于基片集成波导的高性能滤波器、双工器等通信系统中的关键元部件和毫米波射频前端的单板集成技术等。论文的主要工作如下： 研究了毫米波频段高性能基片集成波导滤波器设计中的基本问题，如影响基片集成波导腔体O值和谐振频率的各种因素，并给出了可指导设计的结论，其中对损耗因素的深入研究使得设计更加准确并可指导对基片及其参数以及腔体形状的选择。研究了影响腔体间耦合系数和影响腔体外部品质因数的各种因素，归纳出了主要因素及其对耦合系数影响，其关系总结为简单的曲线用于实际滤波器的设计。 研究并提出了几种新型主模滤波器。通过研究发现基片集成波导腔滤波器上下边带性能严重不对称的原因在于滤波器中的上边带耦合系数随频率上升明显增大，从而提出了通过改变输入输出端口之间的夹角来优化实现上下边带对称性能的设计与实现方法。基于最佳夹角原理，提出并实现了性能优良的圆腔、正方形腔体、六边形腔体等多种类型的新型滤波器。相对于传统滤波器性能有了很大改善，布局上更紧凑。所有滤波器都以实验方法验证了结论的正确，其中紧缩结构正方形腔体滤波器应用在后面所述的针对本地多点分配业务的毫米波单板射频前端电路中。 研究了双模基片集成波导腔体的基本特性，并用之设计了多种双模滤波器。研究了影响双模滤波特性的各种因素，并总结出了用于设计的变化特性曲线。设计并实现了基于圆形腔体、椭圆形腔体和混合使用圆腔和椭圆腔的多种新型滤波器，这些滤波器分别在下边带、上边带和双边实现了极好的选择性，而且都得到了实验验证。 研究发现基于圆腔、椭圆腔的双模滤波器具有互补的陡峭过渡特性，从而提出了一种新型平面双工器。它利用了双模滤波器的非对称特性，很好地平衡了双工器中低损耗和高选择性这一对相互冲突的参数要求，在传统上认为有较大损耗的基片上实现了一个工作于毫米波频段的具有低插入损耗的基片集成波导双工器，实验结果与设计结果非常吻合。 利用了基片集成波导滤波器的低损耗和高选择性优点来抑制镜频等干扰信号，从而设计并实现了一种高性能的谐波混频器。实验结果表明设计的谐波混频器具有较低的变频损耗和较高的镜频抑制度。 针对本地多点分配业务(LMDS)无线通信系统，基于上述基片集成波导技术的研究基础，首次设计并实现了一个Ka波段单板集成毫米波前端。利用紧缩型结构的基片集成波导滤波器有效地缩减了射频单元面积，提高了集成度，改善了性能，同时利用基片集成波导器件结构上封闭的特点有效地改善了电路各部分之间的交扰。整机的实验测试结果验证了预期的设计目标，从而证明了基片集成波导技术在现代微波毫米波通信系统中应用的可行性和所具有的成本、性能、结构上的优势。