随着无线通信技术的高度发展,微波频段的频谱资源日趋紧张,越来越多的人将目光投向毫米波波段,毫米波器件也逐渐成为研究热点。此外,人们对于设备小型化的要求也越来越高,而在通信前端,滤波器与天线这两个无源器件的结构决定了设备的大小,将滤波器与天线有效结合可以兼具二者特性,满足通信要求且将通信前端设备体积有效减小,而且由于滤波器与天线是两个独立的设备,它们之间需要连接器相连,滤波天线可以去除连接线带来的损耗,提高天线增益。基片集成波导是一种新型传输线结构,它具有与矩形波导类似的低插损、高Q值特性,但却有着远小于波导的体积与重量,同时降低生产成本,容易与其它器件集成,在毫米波电路及器件设计中基片集成波导是一个良好的选择。本文在研究了滤波器与天线发展现状的基础上利用基片集成波导技术设计了一款中心频率为24.55GHz的多层基片集成波导滤波天线,同时在该滤波天线单元基础上设计了1×2阵列滤波天线,1×2 MIMO滤波天线与2×2 MIMO滤波天线,并对相关滤波天线进行加工测试,论文的主要工作包含以下几个方面:1、基于基片集成波导谐振腔的谐振模式,设计了一款三层基片集成波导毫米波滤波器,分析了天线与滤波器的集成设计方法。2、分析了矩形缝隙天线与蝶形缝隙天线的优缺点,确定了使用蝶形缝隙天线作为毫米波滤波天线的宽带辐射器,将多层基片集成波导滤波器的第三腔开蝶形缝隙实现小型化宽带滤波天线,天线增益具有良好的带通特性,并进行了加工验证,实现了带宽为500MHz,带内增益为3.3d B的滤波天线,测试结果与仿真结果吻合良好。3、利用多层基片集成波导滤波天线单元设计了一款1×2阵列天线,同时对此阵列天线加工测试,实现增益为5d B,带宽为500MHz的效果。此外,基于滤波天线单元正交排列方式,分别设计了1×2 MIMO天线和2×2 MIMO天线,其中对1×2 MIMO天线进行加工测试,通带内隔离度达到了30d B。