无线通信系统中,毫米波天线的应用随着5G时代的开启变得越来越广泛。但随着无线通信传输路径复杂性的增加,多路径衰减问题也日益明显,毫米波天线设计面临的挑战逐渐加强。为满足5G应用需求,宽带、高增益毫米波天线受到了广泛关注。针对目前毫米波天线所面临的挑战以及毫米波天线的发展趋势,本文依托基片集成波导技术,进行了几款毫米波天线及相关结构的设计工作:1.宽带毫米波差分馈电的双极化电磁偶极子天线的设计。差分馈电技术具有共模抑制性强,噪声系数小,交叉极化低等优点,同时双极化技术可以用于解决多路径衰减问题。这两种技术的融合可使天线具备比较好的性能。基于这两种技术,本文进行了差分馈电的双极化电磁偶极子天线的设计工作。所设计的电磁偶极子天线工作在毫米波频段,具有宽带、高增益,方向图对称的良好特性,此外由于利用基片集成波导技术(SIW),该电磁偶极子天线还具备结构简单、易于集成的优点,能满足大部分的毫米波工作环境。2.宽带毫米波RWG与SIW的差分过渡结构设计。目前在很多天线设计中,空气矩形波导(RWG)和基片集成波导(SIW)被同时使用。但这两种结构不能直接相连,需要在两种结构中增加过渡结构。并且过渡结构的性能对整个毫米波天线性能影响特别大。此外,目前已有的差分过渡结构并不多。因此,设计宽带RWG与SIW的差分过渡结构具有实际应用价值。本文设计的差分过渡结构采用SIW谐振腔实现过渡结构带宽的展宽,同时利用H型缝隙和耦合窗口进行阻抗匹配的调节,最终实现了宽带的性能,同时满足输出的信号幅度一致性较好,相位差稳定。3.基于SIW技术的宽带毫米波短背射天线的设计。传统短背射天线所具备的最大特性就是高增益,但是所面临的最大挑战就是带宽较窄。目前应用在毫米波的短背射天线可实现宽带的特性,但结构较复杂。此外,目前利用基片集成波导技术的短背射天线研究较少。因此本文提出了基于SIW的宽带短背射天线的设计。采用所设计的宽带电磁偶极子天线作为短背射天线的馈源,同时引入SIW圆腔和空气圆腔,使得所设计的短背射天线能够在满足高增益的同时具有宽带,结构简单,易于集成的优点。