天线是重要的前端器件,其质量直接影响无线电系统的整体性能。在最近三年内,无线传输系统的数据传输速率更是每18个月就翻一倍。这种趋势下,无线网络将会达到甚至超过有线网络的容量。低频的频谱资源已经非常拥挤而且似乎达到了它的最高速率,因此开发和利用更高的频带资源很有必要,也是新一代无线通信的要解决的核心问题。由于高频电磁波在传输时候有较大的损耗,所以高增益,宽频带的天线将是利用高频资源达到高传输率的关键一环。波导是最常用,最早发现的微波传输线之一,也是最重要的导引波结构之一波导缝隙天线正是基于这种结构,其特点非常突出,比如传输损耗极小,功率容量大,口径效率高等。这些特点使得波导缝隙阵在高频高增益天线中的应用十分广泛。本文对波导缝隙阵的设计和SIW结构在波导缝隙阵的应用展开了一系列研究。主要工作如下:绪论部分通过对天线发展趋势的讨论,作者得出波导缝隙阵天线,波束扫描天线和低副瓣天线在高频高增益天线应用上的潜在价值。正文部分首先给出本文中重点讨论对象-矩形波导-的内部场的一般模式,推导出波导内部场分布的表达式。然后,给出单个波导缝隙天线的辐射特性和解析方法,最后,讨论阵列天线理论和波束扫描、低副瓣天线的设计原理和一般步骤。举例说明一种W波段波束扫描天线的设计过程,主要涉及波束扫描阵列天线的阵列如何布局和馈电网络如何设计,文中采用的是开于波导窄边的辐射缝隙。设计出工作在W波段的波束扫描范围为±30°的波导缝隙阵列天线。举例说明一种Ku波段低副瓣天线的设计过程,主要涉及低副瓣天线各阵元的幅度和相位的确定方法和加权馈电网络的设计。由于空气矩形波导的限制,文中采用的是成对激励的分布代替离散泰勒分布,得到副瓣小于-16 dB的波导缝隙阵天线。最后提出一种基于单层基片集成波导的全并联高增益宽带阵列天线的设计方法,主要涉及对子阵的设计和共用馈电金属柱的馈电网络的设计。展望基于单层基片集成波导的全并联高增益宽带阵列天线在后面设计中能实现的更高的性能。