随着移动互联网逐渐成熟,移动数据业务呈爆炸式增长,已经全面商用的第四代移动通信系统难以满足未来的市场需求,如今第五代移动通信系统(5G)的商业应用已经提上日程。毫米波频段(30-300GHz)拥有极大的频谱带宽,便于实现超高速无线数据速率,从而毫米波技术成为5G通信中关键技术之一。毫米波天线作为毫米波无线通信系统中的收发器件也成为了当下的研究热门。由于毫米波具有波长短、路径损耗大的特点,在无线通信系统中,需要高增益天线来弥补传播路径中的高损耗,本文基于W波段(75-110GHz)无线通信系统而展开天线的研究与设计,主要工作内容如下:1.设计了一款结构简单的透镜天线。首先对透镜的结构参数进行了分析,并通过在波导和透镜的交界面处开槽以减小介质透镜对入射波的反射,最后通过3D打印的方式进行了加工。测试结果表明,该天线在W波段内反射系数均小于-15dB,最大增益可达到28.5dBi。2.设计了一款线极化卡塞格伦天线,利用角锥喇叭作为馈源,进行了仿真设计。仿真结果表明,该天线在W波段内反射系数均小于-18dB,最大增益可达到44.4dBi。3.设计了一款基于槽间隙波导的圆极化天线。由于槽间隙波导拥有不完全封闭的结构特性,相比于完全封闭的矩形波导不需要良好的电接触,于是对实验室先前设计的基于矩形波导结构的60GHz的圆极化天线做了改进。仿真结果表明,3dB轴比带宽为65.3%,覆盖了76.62GHz到150.91GHz,反射系数均小于-10dB,实现了宽带圆极化特性。4.设计了一款双圆极化喇叭天线。利用隔板极化器的特性,在双端口可以产生不同的圆极化波,并通过方转圆结构连接圆锥喇叭,并利用专业喇叭仿真软件Champ设计出想要的波束形状的圆锥喇叭。通过添加反射面进行仿真,实现了 50dBic的增益。最后设计了带通滤波器来提高收发端口的隔离度。