多波束阵列天线广泛应用于现代无线通信系统、局部点对多点的移动通信系统、汽车防撞雷达等军事和民事领域中。近年来,尤其在民用领域对多波束阵列天线的研究已经进入了兼顾高性能和低成本的阶段。基于波束形成网络的多波束阵列天线与传统相控阵相比具有相似的性能,但是成本更低,实际应用价值更高;另一方面,由于在有些环境下,需要天线与载体形状必须保持一致。因此,对多波束共形阵列天线的研究显得非常迫切。本论文旨在研究结构简单,低插损,高性能的多波束共形阵列天线。本文的主要研究内容如下:首先,详细介绍多波束天线的基本原理和发展应用背景、多波束形成网络主要种类及其相应的优缺点。然后针对多波束阵列天线的国内外研究现状和应用实例进行详细阐述。其次,研究分析了基于平面Butler矩阵的波束形成网络。在保证输出幅度相位一致的情况下,减少了移相器和耦合器的数量,从而减少了网络的插损提升了天线系统的整体性能;而且为了增加波束个数而不加大网络的复杂度,本文对多端口同时激励时天线阵各波束指向做了分析研究,并仿真设计了一款多波束阵列天线。接着对上述设计的多波束天线进行优化设计,采用组子阵的方式提升了天线阵的空间利用率;采用往波束形成网络中加入两个移相器的方式来提升天线阵波束可调性,同样仿真设计了一款多波束阵列天线。然后,研究分析了基于行波阵的波束形成网络。利用此结构设计了一款波束形成网络完成对各单元的有效激励。采用阵列对称排布的方式使得交叉极化电流相消,解决了由于单层板带线辐射导致交叉极化比差的问题,优化了天线阵的辐射性能。为了验证分析和仿真的准确性,加工了实物并进行了测试,实测与仿真结果吻合良好。最后结合共形天线的应用。分析了不同曲率圆柱载体对波束成形网络和多波束阵列天线的影响。同时将天线阵共形于导弹上,结果表明本文所设计的多波束天线阵在复杂环境下仍然能保持稳定的性能。