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随着现代无线通信技术的迅速发展,对于通信系统的零部件尤其是射频前端器件的性能要求日益提高。其中,天线作为射频前端中不可或缺的关键性器件,也对其有了更高的性能要求。由于基片集成波导背腔天线(Substrate Integrated Waveguide,SIW)具有高Q值、高功率容量、易于其它平面电路集成等优势,且能够有效的工作在毫米波等高频波段,所以在现代通信系统中有着越来越广泛的应用。本文主要对SIW天线进行了大量的调研和分析,设计了三款高性能SIW背腔天线。主要内容如下:1)开展了SIW结构的辐射特性分析。主要包括矩形SIW谐振器的等效尺寸计算、损耗特性和谐振特性等。同时,讨论了SIW结构的变形结构-HMSIW(Half-mode Substrate Integrated Waveguide,HMSIW)结构的等效尺寸计算和谐振特性等。2)提出了基于滤波枝节加载的SIW背腔天线的设计方法。首先,分析了对称的滤波枝节结构产生辐射零点的原理,探究了控制辐射零点的方法;其次,采用缝隙耦合方式,在微带馈电线上加载滤波枝节,完成SIW滤波天线的设计。该SIW天线的辐射特性良好,能够产生两个单独可控的辐射零点,在增益曲线上实现了类椭圆的滤波响应。3)提出了基于电磁耦合结构加载的SIW滤波背腔天线的设计方法。利用在SIW腔体合适的位置加载电磁耦合结构,不仅能激励SIW谐振腔体的两种谐振模式,并能够产生一个辐射零点;在此基础上,利用SIW腔体基模的谐振,在辐射槽线的两侧产生等幅反向的电流,产生另一个辐射零点,并通过加载微扰槽线的方式,实现该辐射零点的单独控制,并在增益曲线上实现了类椭圆的滤波响应。4)提出了基于HMSIW结构的双频双极化背腔天线的设计方法。通过加载弯折槽线的方式,将完整的HMSIW谐振腔体分裂为两个单独的辐射单元,从而实现双频带的特性;由于两个辐射单元的放置方向各不相同,使得天线所产生的两个谐振模式的辐射方向也各不相同,实现双极化特性。