随着雷达在电子信息战中发挥出越来越重要的作用,其中的核心部件——相控阵天线的性能指标要求也越来越高。为了满足现代战争对于雷达性能的要求,近些年来,许多国内外学者致力于在毫米波乃至太赫兹频段、超宽带、大口径等场景下设计并实现性能优秀的相控阵天线,其局限性在于严重的孔径效应、高频段较大的衰减和极高的造价等因素。基于半导体的光电效应,从而直接利用光来控制毫米波实现波束扫描是解决上述矛盾的一种新思路。此种方法几乎只需要光源、合适的半导体材料、毫米波源就可以完成,因此在降低相控阵系统复杂度的同时也不会引入由于各种有源芯片、收发组件带来的干扰和杂散信号。本文主要的研究对象为基于菲涅尔半波板的毫米波光控扫描天线,它利用一定功率的、具有特定照射方案的光在硅片相应位置处激励出一定浓度的载流子来改变其对毫米波的传输特性,当载流子的分布恰好使得硅片成为菲涅尔半波板时,就会将入射球面毫米波衍射成为具有一定角度的平面波出射,从而实现波束成形。进一步改变相应的照射方案,就会完成波束扫描。虽然,近些年来,国内外学者对于该结构的扫描天线开展了广泛的研究,但是还存在着一些待解决的问题:1)此种结构的天线并没有很完善的理论模型;2)把其工作频段扩展到毫米波时性能变化并不是很清楚;3)当前研究多集中于透射式结构,对于反射式结构研究较少;4)目前所实现的天线效率与理论值相差较大。因此本文在前人工作的基础上,尝试着对于基于菲涅尔半波板的毫米波光控扫描天线获得一个更清晰的认识。主要工作贡献如下:1)首先结合半导体和光学的相关知识,详细分析并且数学推导了光生等离子体的性质,以及其对电磁波传输特性的影响,同时也预言了其在毫米波频段（本文工作频率220GHz）的性能变化趋势。2)为了提升天线的效率,分别设计了用于透射式、反射式扫描天线的馈源喇叭,并且进行了相应的性能仿真,仿真结果达到了预期。与此同时,也为透射式结构设计了喇叭偏馈的方案,为反射式结构设计了两种馈源系统以消除信号源对反射波束的遮挡。3)在完成实物加工的同时分别提出了利用投影仪和近红外激光器作为光源的方案,并利用投影仪完成了初步实验,实验结果表明,光可以成功的控制毫米波在硅片中的透过率。4)通过将不同的菲涅尔环带加工在PCB上并进行实测的方法,成功地验证了天线具有波束成形和波束扫描的能力。