随着无线通信技术的发展,通信设备向着低损耗、小型化、集成化的趋势发展。射频前端的器件,诸如天线、滤波器等也朝着小型化、轻量化方面飞速发展。一方面,天线和滤波器作为射频前端两个不可或缺的器件,通常是独立设计然后再进行级联,而这会导致占用空间大,并且由于互连引入的额外插入损耗会降低系统性能。滤波天线是将天线和滤波器的功能集成到一个单器件上,使单个器件在工作频带内具有天线的辐射性能,同时使在工作频带外的辐射能被有效抑制。另一方面,基片集成波导（SIW）技术具有高Q值、低损耗、高功率容量以及易于与平面电路集成等优点,目前已经被广泛地应用在天线、滤波器和双工器的设计中。结合SIW技术在集成化设计上的优势以及SIW结构具备的优点,基于SIW技术的滤波天线受到了广泛的关注。本文面向应用于空间受限的无线通信平台背景,围绕基于SIW技术的高性能、小型化滤波天线,开展了满足不同应用场景的SIW线极化、圆极化、双工和双频滤波天线研究。本文的主要研究内容如下:（1）提出了单个矩形槽加载的线极化SIW滤波天线设计思路以及相关参数的提取方法。基于单个矩形槽加载的线极化SIW滤波天线模型,利用两对互相垂直的矩形槽替换单个矩形槽,并在辐射腔体引入一对金属扰动柱实现右旋圆极化和左旋圆极化SIW滤波天线,右旋和左旋圆极化的仿真结果具有很好的一致性,-10dB阻抗带宽为2.4%,轴比带宽为0.5%。通带最大增益为7.1dBic。最后提出了利用互补裂口环谐振器（CSRR）加载的方法来拓展SIW滤波天线的阻抗带宽,实验结果表明,该天线-10dB阻抗带宽为6.3%,通带最大增益为6.73dBi,天线整体体积为0.0115λ03。（2）提出了利用寄生贴片加载的方式来实现高性能小型化半模SIW滤波天线设计方法。利用半模基片集成波导（HMSIW）技术在小型化方面的优势,将HMSIW结构与寄生贴片相结合以构建具有多路径耦合的拓扑结构,并且通过金属短路柱加载的方式进一步提升天线的带外选择性,成功实现了具有辐射零点的高性能小型化线极化HMSIW滤波天线。实验数据显示,天线剖面高度为0.015λ0,整体体积为0.005λ03,-10dB阻抗带宽为5.1%,通带最大增益为6.3dBi,带外抑制水平超过15dB。基于线极化HMSIW滤波天线的设计,对寄生贴片进行切角实现了右旋圆极化和左旋圆极化HMSIW滤波天线,两种圆极化状态,天线-10dB阻抗带宽均为6.9%,轴比带宽为0.8%,通带最大增益为7.1dBic。（3）提出了SIW双模腔体与HMSIW辐射器协同工作的小型化SIW双频/双工滤波天线设计方法。一方面,将工作在基模和高次模的SIW双模腔体与HMSIW结构的辐射器相结合实现了小型化SIW双频滤波天线的设计。实验数据显示,天线的剖面高度为0.02λ0,横向尺寸为0.4λ02,低频和高频通带的-10dB阻抗带宽分别为2.1%和4.1%,通带最大增益分别为4.9dBi和5.38dBi。另一方面,根据SIW腔体中两个正交模式电场分布的特点,通过设计两个端口的馈电位置和金属耦合柱的耦合位置达到共用馈电腔体的目的,并且两个馈电端口之间具有良好的端口隔离度,然后将工作在正交模式的SIW腔体与HMSIW辐射器结合,利用滤波器综合设计原理来实现高性能小型化SIW双工滤波天线的设计。实验结果表明,天线在低频和高频两个通道的-10dB阻抗带宽分别为3.2%和3.9%,通带最大增益分别为4.36dBi和4.83dBi,天线增益曲线具有良好的频率选择和带外抑制特性,低频通道的端口隔离度大于25dB,高频通道的端口隔离度大于23dB。