近年来,微波毫米波电路系统在朝着高集成度、小型化的趋势发展,因此对高性能、小型化的单元器件研究,成为众多学者关注的焦点。早期的电路基本上由腔体结构或者微带结构实现,但是传统传输线自身结构上的缺陷,给电路设计带来了无法避免的困境。在众多领域,传统传输线已经不再满足电路设计要求,因此,一种新的传输线——基片集成波导成为了研究热点,基片集成波导集成了金属波导和传统平面电路的双重优点,将其用于电路设计时,可以得到较好的效果。在电路系统小型化的要求下,基片集成波导需要解决的首要问题仍然是结构尺寸的小型化。本文主要采用了折叠基片集成波导技术、双模基片集成波导技术、多层基片集成波导技术,来实现微波元件的小型化。首先,本文基于折叠基片集成波导原理,设计出了多种具有新型结构的小型化基片集成波导谐振腔,实现了基片集成波导谐振腔的高度小型化；在保证谐振频率不变的前提下,谐振腔的平面面积可以减小到原来的1/18。其次,本文基于小型化的基片集成波导谐振腔,设计出了两种结构新颖的基片集成波导带通滤波器,其结构尺寸得到大幅压缩。再次,本文基于双模原理设计出了多种双模基片集成波导元件,并将其用于工程应用,主要有滤波器、滤波功分器、双工器；在满足性能指标的同时,实现了元件的小型化。最后,本文基于多层电路原理,设计了一个四层基片集成波导巴特勒矩阵,主要是通过增加电路的层数来实现平面尺寸的减小。