随着移动互联网和物联网的快速发展,传统的移动通信系统已经越来越无法满足人们的需求,5G移动通信系统的研发便提上了日程。5G移动通信系统拥有10Gbits/s的理论传输速率、极高的信道容量和功率容量以及低于1ms的传输延迟等新特点,从而促使了众多用于5G的新技术的诞生。毫米波技术是众多5G技术中最有效和最富创新的技术。传统小于3GHz的移动通信频段日趋拥堵不堪,而毫米波频段资源却远远还没有被开发。同时用于毫米波频段的设备具有重量轻和体积小的优点,推动着毫米波系统向着小型化、模块化方向发展。毫米波虽在通信上拥有极大的优势,但毫米波的高路径损耗却限制了其应用,所以高增益天线阵列在毫米波天线设计中是首要推荐的。再者毫米波有多个频段被分配给5G通信,其中Ka波段能够用于频分双工通信,所以双频天线设计成为了5G毫米波天线的研究热点之一。同时,毫米波的波长短,反射分量多,导致“多径效应”情况更为严重。而圆极化天线能够有效的解决信号传播中多径效应和极化失配的问题,成为了学者关注的重点。微带天线虽然能够很轻易的实现双频和圆极化的特性,但在毫米波频段微带线结构损耗太大,所以其不符合毫米波通信的实际要求。而SIW因为其保留了金属波导绝大部分的优点的同时且具有低剖面的特性,成为了毫米波天线设计中的首选。本文设计了一款基于SIW结构的双频背腔缝隙天线阵,覆盖了目前5G通信中的28GHz和38GHz的主流频段。利用耦合缝隙馈电激励出SIW圆形谐振腔内的TM020模式和TM120模式,解决了“多频谐振”和“频率比”的关键问题,同时还抑制了圆形谐振腔内的极化简并模式。最后设计了基于SIW的功率分配器,组成了2×2阵列。由测试结果可知,该阵列天线工作频段分别为26.3GHz-32.3GHz和37.4GHz-38.4GHz,覆盖了28GHz和38GHz频点。两中心频点视轴最大测试增益分别为13.2dBi和14.6dBi,适用于Ka波段的5G应用。同时为同类型天线的多频实现原理提供了指导思想。针对毫米波存在“多径效应”和“极化失配”的问题,设计了一款工作于28GHz的4×4背腔缝隙天线阵。利用一种基于SIW的双层顺序旋转馈电结构激励2×2子阵列,从而实现了圆极化特性。同时为了验证该子阵列扩展成大阵列的辐射效果,将其扩展成为4×4天线阵。最后从测试结果可得,该阵列天线相对轴比带宽为14.5%(25.6-29.6GHz),中心频段28GHz峰值增益达到20.5dBic。另外辐射效率在工作频带内大于88%。该阵列天线拥有低剖面、结构紧凑、设计简便、高辐射效率和宽轴比带宽的优点,适用于5G毫米波中的高增益圆极化应用场景。