圆极化天线和多波束天线在卫星通信、导航、雷达、无线通信等领域具有重要的应用。本文基于基片集成波导(SIW)和半模基片集成波导(HMSIW)技术对高性能圆极化天线和多波束天线进行了比较深入的研究。基于SIW结构，提出了一些新颖的辐射单元，并在此基础上设计了一些高性能的圆极化天线阵列。设计了多种基于SIW和HMSIW的多波束馈电网络和高性能、平面化、低成本的多波束天线，并进行了实验验证。本文主要工作如下：　　 第一章简单介绍了SIW、HMSIW结构及分析和测试方法。讨论了一些可以在SIW、HMSIW上实现的辐射单元以及相应的分析方法与等效电路。阐述了缝隙天线阵列综合的一些常用方法。　　 第二章研究了基于SIW结构的圆极化天线及阵列。设计了SIW漏波双波束圆极化天线、基于匹配缝隙对结构的SIW圆极化行波线性阵列，以及基于匹配缝隙对结构的高增益、低副瓣、低轴比圆极化天线(增益约30dB、旁瓣电平小于-20dB、轴比约0.7dB)。详细阐述了这些天线的设计步骤、仿真模型、以及测试结果。测试结果与仿真结果的良好吻合验证了设计方法的准确性。这部分研究结果已被IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters、电波科学学报等国内外核心刊物录用。　　 第三章是对于平面上多波束天线的馈电网络进行研究，提出并设计了基于HMSIW结构的Butler矩阵、基于SIW的低副瓣Butler矩阵、双层SIW结构的Blass矩阵。为了检验结果的正确性，所有的馈电网络都进行了S参数测试以及天线方向图的测试，测试结果都很好的符合设计指标。其中。低副瓣SIW Butler矩阵的每个波束旁瓣均低于传统Butler矩阵的理论值(-13dB)，具有较高性能，而SIW Blass矩阵可以同时馈给多达16个天线辐射单元，形成较窄的多个波束。相关研究成果已在微波学报、APMC2008(亚太微波会议)上发表，并被IEEE Microwave and Wireless Components Letters录用。　　 第四章介绍了一个多波束天线的应用。针对未来以MIMO为核心技术的分布式移动通信网络，为提高通信容量，降低干扰而设计了一种基于SIW的24个波束的多波束天线原型。该天线的24个波束两两之间以-3dB交叠，并且均匀覆盖整个圆周方向。详细阐述了MIMO无线网络结构，多波束天线在MIMO中的应用，24波束天线的设计过程、仿真模型以及测试结果。这部分研究成果已被IEEETransactions on Antennas and Propagation录用，并申请了一项发明专利与一项实用新型专利。