二十世纪后期，微波技术经历了一个飞速发展的过程。现代微波毫米波系统迅速向小型化、轻量化、高集成度方向发展。一些微波毫米波新技术也随之产生并发展。 基片集成波导(Substrate Integrated Waveguide，SIW)是近年来提出的一种微波毫米波新型集成导波结构。它具有插入损耗小、辐射低、功率容量高、易于与其它平面电路集成等优点。通过在上下金属覆层的介质基片上周期性排列金属化通孔，基片集成波导可利用标准的印刷电路板工艺(PCB)实现。基片集成波导具有类似于传统矩形金属波导TE波的传播特性，并对TM波具有自然的抑制作用，在其基础上设计的微波毫米波元部件具有高Q值、低插损、相对较高的功率容量等优点。它还可以利用低温共烧陶瓷(LTCC)、薄膜(Thin-Film)工艺和MEMS等工艺来实现。这几类工艺与传统矩形波导相比，加工成本明显降低。同时与微带线、槽线、共面波导相比，基片集成波导的优势主要体现在它是一种封闭性的结构，这种结构可明显提高抗干扰以及功率容量。2006年由东南大学毫米波国家重点实验室提出的半模基片集成波导(Half Mode Substrate Integrated Waveguide，HMSIW)可在保持基片集成波导优良性能的前提下尺寸缩减约50％，2007年提出的折叠半模基片集成波导又进一步将尺寸缩减约一半，即原SIW的约四分之一。 本文针对基片集成波导圆极化天线这一研究方向，深入地研究了基片集成波导定向耦合器，交叉相位功率分配器，谐振式45度线极化缝隙阵列天线以及基片集成波导圆极化天线的设计方法。此外，还设计了W波段基片集成波导与传统金属矩形波导的转换器，为进一步研究W波段SIW元器件和天线打下了基础。 论文第一章介绍了此课题的相关研究背景以及本论文的研究目标和内容。 第二章首先简单介绍了基片集成波导的基本结构以及分析方法，并通过考察基片集成波导和等效矩形波导的截止频率对等效公式进行了验证；其次根据实验需要设计了基片集成波导和微带线的转换器；最后重点介绍了W波段(75GHz-110GHz)基片集成波导和WR-10金属矩形波导的转换器，并对该设计与仿真结果进行了实验验证，测试数据与仿真结果的一致验证了设计的正确性。 第三章针对谐振式45度线极化缝隙阵列天线进行了研究，分析了45度角倾斜的缝隙单元的谐振特性以及辐射特性。在此基础上提出了在一条基片集成波导上的斜缝阵列设计方法，并设计了1×8，1×16的斜缝阵列。为了对1×16斜缝阵列进行横向拓展，设计了八路交叉楣位功率分配器，进而设计了8×16的谐振式45度线极化缝隙阵列天线。 第四章针对基片集成波导圆极化天线进行了研究，设计了90度三分贝定向藕合器并利用第三章设计的45度线极化天线和交叉相位功率分配器，综合设计了基片集成波导圆极化缝隙阵列天线。实验数据与仿真结果的一致验证了设计的正确性。