随着无线技术的不断发展,设计理论与加工工艺的不断进步,微波、毫米波甚至太赫兹波段的电路与天线正在吸引更多研究者们的关注。如何实现结构紧凑,性能优异的电路以及如何实现对电磁波尤其是太赫兹频段的波束控制更是成为了研究的核心。本论文主要研究微波、毫米波的基片集成电路应用以及编码超构材料对太赫兹波的波束调控应用。论文主要内容以及研究贡献包括以下三个方面:第一:混合型基片集成电路在定向耦合器方面的应用。提出了一种多层半模基片集成波导3-dB耦合器的设计方法。该方法基于传统矩形波导Bethe孔耦合理论,通过寻找基片集成波导与半模基片集成波导之间的场分布关系,推导出了一套由基片集成波导宽壁耦合器转化成半模基片集成波导宽壁耦合器的快速设计方式,简化了半模基片集成波导宽壁耦合器的设计过程。同时结合基片集成电路的特殊性质,多层电路在小型化中的优势,设计出了一个结构紧凑,工作带宽大的半模基片集成波导强耦合耦合器。在此基础上,通过改变耦合器与滤波器相结合的拓扑结构,形成带有滤波与耦合功能结合的滤波耦合器,在不改变耦合器尺寸的前提下,引入滤波效应,改善耦合器的带外抑制,实现一种性能更为完备、适用于系统集成的滤波耦合器。第二:混合型基片集成电路在慢波效应方面的应用。提出了一种基于互补开口谐振环技术的基片集成波导慢波传输线。该方法利用互补开口谐振环引入的强加载效应,改变基片集成波导主模的工作模式,激发慢波效应,从而实现了慢波基片集成波导传输线。这样一种慢波传输线结构简单,性能优异,有着广泛的应用前景。在此基础之上,利用慢波效应带来的稳定相速度变化,在不改变电路对称性的前提下,实现了一种小型化、宽带、低损耗的90°移相器,并结合之前提出的小型化宽带3-dB耦合器技术,形成了一种结构紧凑的双层高性能基片集成六端口电路的设计模式。该模式同时适用于基片集成波导和半模基片集成波导,并且二者存在相互转化方式,结构简单、易于设计、性能优异,适用于各种正交调制解调系统之中。另外的,这样一种慢波基片集成波导传输线同样可以被用来设计小型化耦合器,利用慢波效应进一步减小耦合器体积。为了减小慢波效应与耦合效应之间的相互作用,互补开口谐振环被置于两层基片集成波导传输线的共享宽壁,这样一种结构首次实现了慢波效应的E面耦合,在不影响耦合器性能的前提下大幅减小了基片集成电路耦合器的体积,实现了耦合器进一步的小型化。第三:双折射材料液晶在编码超构表面中的应用。提出了一种通过谐振切换来实现准2-bit太赫兹液晶超构表面的方法,在提升液晶材料驱动稳定性的前提下,大大简化了多比特液晶控制的实现方法,有效地减少了镜像波束对超构表面性能的影响。通过交趾电极的引入,利用液晶的双折射效应对超构表面单元的两个谐振频点实现独立控制,实现准2-bit的数字编码调制。这种控制方式可以将传统的连续电压控制离散为0-1操控模式,因而可以直接沿用传统的1-bit数字可编程电路控制系统,避免了复杂度更高的多电压调控方式。同时在饱和电压下工作的液晶操控方式给液晶多比特调控注入了更多的鲁棒性以及可重复性,大大推进了液晶材料在数字编码控制领域的应用前景,同时为太赫兹波单波束调控提出了一种可靠、低成本、驱动电压低的解决方案。