漏波天线自上世纪40年代被提出以来,就因其良好的辐射特性和频率扫描特性成为天线领域的研究热点之一,并被广泛应用于飞行器、高分辨率雷达以及移动卫星地面站等无线通信系统中。二十一世纪初期,基片集成波导作为一种新型的导波结构被提出,它集成了传统金属波导和平面导波结构的长处,具有高功率容量、低剖面结构以及低加工成本等优点,因此被广泛应用于各类微波器件的设计中,同时也为漏波天线的研究注入了新的生机与活力。本文基于基片集成波导结构,对漏波天线及其阵列的高效率、高增益、波束赋形以及方向图可重构这几方面的特性进行了研究,并设计了一系列适用于不同应用领域的新型漏波天线结构。本文的主要创新工作总结如下:1.基于双模混合辐射方法,提出了一种具有双波束和低旁瓣辐射特性的基片集成波导漏波天线阵列。该阵列由工作在基波辐射模式和-1次空间谐波辐射模式的两个天线单元构成。采用不对称的能量循环反向馈电结构,实现了可双端口切换馈电、双波束切换辐射的特性;通过对每个天线单元的口面场进行泰勒分布设计,实现了辐射方向图的低旁瓣特性。分析了该天线阵列的S参数、辐射方向图、增益和效率等特性,并与其他文献进行了比较,验证了本文设计的有效性。2.提出了一种通过能量循环馈电网络来提高漏波天线辐射效率、实现高增益辐射的方法。针对漏波天线辐射效率低的问题,将基波辐射单元和-1次空间谐波辐射单元间隔排列进行组阵设计,通过采用具有能量循环功能的网络结构进行馈电,实现了漏波天线辐射效率和增益的提高,同时保持了天线结构的平面化和小型化。在此研究基础上,设计了3单元和5单元天线阵列结构,并进行了加工和测试实验。结果表明,带有循环馈电网络漏波天线阵列的辐射效率和增益均得到了显著提高。3.提出了一种采用-1次空间谐波波束加权叠加来实现方向图赋形的方法,并设计了一种周期横缝结构的基片集成波导漏波天线阵列。为了达到波束的最优叠加效果,首先对组成阵列的两个天线单元分别进行了缝隙周期、缝隙长度和缝隙宽度的优化设计,产生了具有不同波束指向和不同辐射强度的两个宽波束;然后将两个宽波束进行加权叠加,最终实现了准余割平方方向图的赋形设计。通过对所设计天线阵列的S参数、辐射方向图、增益和效率的分析,验证了该波束赋形方法的可行性和有效性。4.进一步将-1次空间谐波加权叠加这一波束赋形方法应用于具有余弦形状周期缝隙的漏波天线结构设计,提出了一种适用于长直受限空间实现均匀电波覆盖的复合缝隙波束赋形基片集成波导漏波天线,并通过双层能量循环馈电网络和阵列设计方法,提高了天线的辐射效率。实验结果表明,利用波束加权叠加的方向图赋形方法和循环馈电网络结构相结合,能够设计出具有特定方向图的高效率漏波天线。5.为了实现漏波天线的定频波束扫描特性,提出了一种基于基片集成波导结构的方向图可重构漏波天线。该天线中基片集成波导的每侧均设计有内、外两排金属化通孔。利用PIN二极管作为二进制开关控制每个内排通孔与上、下金属板的连接状态,从而以数字编码的方式实现了对波导等效宽度的改变,最终使漏波天线具有了在固定频率下的波束扫描能力。实验结果表明,所提出天线在5.2 GHz的工作频率下,通过四种不同的编码方案,可实现从46°到68°的波束扫描。