随着现代无线通信系统往小型化、高集成度和宽带的方向飞速地发展,对系统最前端的天线部件的性能要求也越来越高。基于基片集成波导（Substrate Integrated Waveguide,SIW）技术的天线具有损耗低、效率高、重量轻和易平面集成等优点,从而被广泛应用于微波毫米波系统中。本文系统性地总结了各类高性能SIW天线的研究现状,并简要介绍了关于SIW技术的一些重要理论。在此基础上,对一些高性能的SIW天线开展了深入研究。针对SIW天线在实现高增益、高口径效率、低交叉极化、宽带和小型化等高性能时所面临的各种关键性技术难题,提出了一些新颖的设计思路和技术方案。本文的研究内容和贡献主要包括以下几个方面:（1）针对传统基于SIW技术的单层单脉冲天线口径效率低这一问题,研究设计了一款具有高增益和高口径效率的单层SIW缝隙阵单脉冲天线。首先分析了SIW腔体在高阶模式下的电场分布特性,在此基础上,提出了一种关于SIW单脉冲天线的新颖馈电方式。为了实现单层结构,SIW馈电腔体和辐射腔体之间是通过两个开放窗口来实现能量耦合的。该单脉冲天线的和差器仅为一个方形的SIW腔体。当方形的SIW馈电腔中的谐振模式为高阶的TE120和TE210模式时,可分别实现和、差波束。由于这两个模式之间的正交性,使得天线和、差端口之间具有优良的隔离度。此外,这种新颖的馈电方式还极大地减小了馈电网络所占据的口径面积,从而有效地提高了天线的口径效率。（2）为了满足宽带高增益的应用需求,设计了一款同时具有宽带、高增益和低交叉极化特性的SIW二维平面缝隙阵天线。该天线的一维线阵单元利用了SIW腔体中两个频率相近的准TE150模式的高次模,从而获得两个谐振频点,实现了宽带的辐射。此外,所提出的交替排布的组阵方式不仅能够使交叉极化辐射分量相抵消,而且还有利于紧凑型馈电网络的实现。该天线具有4.4%（9.9-10.34 GHz）的相对阻抗带宽,并且在该工作频带内其交叉极化电平低于-52.1 d B。（3）面对小型化和低剖面的发展趋势,研究并设计了三款高性能的SIW分数模天线。首先,提出了一款基于三角形半模基片集成波导（Half-Mode Substrate Integrated Waveguide,HMSIW）腔体的宽带线极化天线。三角形HMSIW腔体的基模(HM-TE110)和高次模(HM-TE220)具有相同极化的辐射特性,通过融合这两个模式便可以实现宽带的线极化辐射。该天线的实测相对阻抗带宽约为5.1%,频带内的最大增益为6.1 d Bi。所提出的天线具有剖面低、尺寸小、宽带和低交叉极化等优良性能。然后,设计了一款基于三角形四分之一模基片集成波导（Quarter-Mode Substrate Integrated Waveguide,QMSIW）腔体的差分馈电圆极化天线。三角形QMSIW腔体的基模(QM-TE110)和高次模(QM-TE220)具有极化正交的辐射特性。通过加载短路柱的方式可以使这两个模式的谐振频率相融合,从而实现圆极化辐射。由于所提出的QMSIW腔体单元本身就可以实现圆极化辐射,通过180°顺序排布两个天线单元便可以获得高增益和对称的辐射方向图。此外,这样对称的排布方式还可以有效地降低天线的交叉极化电平。所提天线在5.8 GHz的中心工作频点处的实测增益值约为8.4 d Bi。最后,提出了一款基于级联QMSIW腔体阵列的单层高增益圆极化天线,解决了单个QMSIW腔体单元增益低,且需要通过90°顺序旋转组阵的方式来实现圆极化辐射的问题。该天线是由中心微带贴片和四个与之级联的QMSIW腔体组成。该天线由单个同轴端口直接馈电,不需要额外的馈电网络,并且仅通过微调馈电的位置和中心贴片的尺寸便可以实现良好的圆极化辐射性能。实测结果表明,所提天线的最大增益为10.4 d Bi。