近年来,5G通信技术凭借其更低的网络延迟和更快的数据传输速度,正逐步取代4G成为移动通信中的研究热门。5G的主要应用频段包括Sub-6GHz和毫米波频段,其中毫米波频段通信对射频器件和天线结构都提出了更高的要求。5G毫米波通信的关键技术主要包括大规模天线技术（Massive MIMO）、波束赋形技术和波束管理技术,这要求所设计的5G毫米波天线有更大的阵列规模,更快的波束切换速度和更大的波束扫描范围。传统的相控阵天线作为主流的解决方案,能够很好的覆盖并满足上述的通信需求,但由于毫米波频段更大的传输损耗和更为复杂的加工工艺,极大地限制了大规模相控阵在5G毫米波通信中的应用,所以迫切需要一种新的具有一定波束扫描能力、结构相对简单、插入损耗较小的阵列天线。在此背景下,电控扫描全息天线能够实现一定精度的波束扫描而不引入较大的插损,成为了一种值得研究的方案和新的研究热点。本文对应用于毫米波频段的电控扫描全息天线的设计和验证展开相关的研究,主要研究工作如下:1.基于全息天线波束赋形理论,设计了一种径向波导偶极子阵列全息天线。根据单元相位分布进行幅度量化,并进行阈值判决来筛选保留阵列单元。HFSS仿真结果表明:所设计的结构能准确实现边射方向和phi=150,theta=30的波束指向。在27.5-29.5GHz的工作频带内,天线效率大于62%,波束指向波动小于2,方向图增益大于20d B。相比传统的径向波导缝隙阵列全息天线,具有工作频带内波束指向波动更小,旁瓣电平更低的优势。2.设计了基于SIW（Substrate integrated waveguide）馈电的一维波导缝隙阵列全息天线。为实现单元辐射的可重构性,在波导缝隙单元上设计并验证了控制电路,使得单元在工作和非工作状态下的增益变化达到13.8d B,实现单元状态的有效控制和区分。进而将缝隙单元组阵,构建一维波导缝隙阵列全息天线模型,并分析了一维窄波导缝隙阵列情境下,天线方向图副瓣恶化的原因,同时给出了相应的解决方案。最后,将上述的波束赋形优化思路和方案编写成全息波束赋形优化算法,并基于优化算法指导HFSS的建模仿真,仿真结果表明,优化后的全息天线阵列有更精确的波束指向,更小的工作频带内增益波动以及更低的旁瓣电平。3.在上述一维阵列的基础上,本文设计了36*16平行板波导缝隙阵列全息天线。首先设计了基于SIW的1分16功分器,以在平行板波导中激励起主模为TEM模的平面波;随后在二维的缝隙阵列的基础上,设计整体的控制电路网络;最后分析了平行板波导在非E面波束赋形和E面波束赋形时的区别和模型等效,进而分别应用传统的全息波束赋形公式以及全息天线波束赋形优化算法来计算天线阵列单元的开关矩阵。HFSS仿真结果表明,所设计的天线阵列能够实现在E面和非E面情况下,从0到60的波束扫描。而天线整体测试结果表明,在25.5-27.5GHz的工作频带内,不同的扫描角度下,S11＜-7.5d B,波束指向波动小于4,天线效率大于25%。本文完成了从固定波束全息天线到数字编码全息天线的整体设计。仿真和测试结果验证了全息波束赋形原理的有效性以及波束可重构全息天线的可行性,为未来数字编码全息天线的商业化应用打下了一定的基础。