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随着信息社会发展的速度愈来愈快,越来越多的频段被陆续开放使用,各种无线通信的产品不再只是应用在军事国防领域,而是逐步的融入到我们的日常生活中,人们对于小体积、重量轻、高可靠性的天线的需求越来越大。因此减小无线设备的体积和重量,同时提高其可靠性是微波毫米波天线发展的一个必然趋势。在这个趋势下,基片集成波导(Substrate Integrated Waveguide,SIW)技术的应用的重要性则愈来愈大。针对目前对于小型化、低剖面、高增益的定向天线的要求,本文主要完成了以下设计工作:(1)设计了一种宽频带的低剖面的微带-SIW过渡结构,此结构在21.8-60 GHz频带内反射系数|S11|小于-10 d B,增益大于4 d Bi,极化方向尺寸约为0.35λL,该结构为后续设计天线的基础。(2)设计了一种波导口前端加载介质板的SIW高增益定向天线,所提天线在25.3-45 GHz反射系数|S11|基本上小于-10 d B,带内增益在12 d Bi以上,最大增益为17 d Bi,方向图的主瓣宽度在26.3-37.5°之间变化,在极化方向的尺寸约为0.35λL。(3)设计一种前端加载H面扇形喇叭的SIW定向天线,该天线在25.1-40.2 GHz频带范围内,输入端口的反射系数|S11|<-10 d B,带内增益在6 d Bi以上,在极化方向的尺寸约为0.35λL。(4)设计了一种前端加载喇叭及介质的SIW高增益定向天线,该天线采用厚度渐变型的微带-SIW过渡结构时,天线结构在25.9-64.5 GHz频带内的反射系数都可以小于-10 d B,其辐射方向图的主瓣宽度在24-37°之间变化,并且带内增益均在12 d Bi以上,带内最大增益为17 d Bi。当天线的微带-SIW过渡结构变为阶梯型过渡之后,天线在25.8-40.8 GHz频带内,|S11|<-10 d B,带内增益均在12 d Bi以上,带内最大增益为13.5 d Bi,天线的主瓣宽度在22.2-37°之间变化。其极化方向的天线尺寸约为0.35λL。(5)设计了一种加载抛物柱面的SIW高增益定向天线,该天线在26.5-41.5 GHz频带内|S11|<-10 d B;带内增益均在12 d Bi以上,带内最大增益为19.5 d Bi。E面方向图的3 d B主瓣宽度在35-47°之间,H面方向图的主瓣宽度在2.8-5°之间,天线的尺寸仅为150 mm×83.3mm×4 mm,极化方向的天线尺寸为0.35λL。(6)设计了一种加载抛物柱面及双曲柱面的SIW高增益定向天线,测试结果表明,在26.3-41.8 GHz频带内的|S11|小于-10 d B;带内增益基本在12 d Bi以上,最大增益可以达到16.5 d Bi,E面方向图的3 d B主瓣宽度在31-51.6°之间,H面方向图的主瓣宽度在2-3°之间,天线的整体尺寸为190 mm×63 mm×4 mm。所设计的五类天线均使用CST Microwave Studio?软件进行仿真优化,本文对一种加载抛物柱面及双曲柱面的SIW高增益定向天线进行实物加工和测试,测试结果和仿真结果基本吻合。此外,本论文还针对天线的设计过程进行了详细的阐述,解释了天线的工作机理。本文所设计的天线具有宽带、低剖面、高增益等特点,具有很大的实际工程应用价值。