全球互联网及移动通信的迅速发展,使得移动数据业务对于网络带宽的需求呈几何倍数增长,第五代无线通信技术(5G)也因此应运而生。5G系统拥有高达10Gbps的传输速率以及低于1ms的传输延迟等优点。5G系统中的毫米波频段被划分为多个不相连的频段。圆极化波所具有的抗多径效应影响的特点,使得适用于5G系统的毫米波双频圆极化天线成为一个研究热点。本文通过对天线的电磁辐射原理及性能参数等基本理论进行研究,回顾经典的传输线模型和谐振腔模型,设计出了两款满足5G工作频率的毫米波双频圆极化天线:1.本文设计了一款基于阿基米德螺线辐射单元的毫米波双频圆极化微带天线。通过在底部地板蚀刻出环形缝隙对顶部辐射单元进行调谐产生高频段的辐射,将环形缝隙的内侧圆形贴片和外侧边缘通过嵌入式的矩形贴片进行连接以进行阻抗匹配,最终实现了毫米波频段的双频圆极化辐射。仿真结果表明,该天线的工作带宽分别为1.05GHz(28.63-29.68GHz)和2.35GHz(35.7-38.05GHz)。其在29GHz和38GHz频点的增益分别为6.9d Bi和6.6d Bi,且辐射效率为90%。2.由于上述天线的正面和背面具有不对称结构使辐射方向图偏差角度较大,进而设计了一款毫米波三频双圆极化基片集成波导(SIW)天线。该天线在TM210模式的SIW谐振腔中蚀刻圆形槽得到了高频辐射器,再将圆形贴片引入SIW圆形槽中得到了低频辐射器。之后在高低频辐射器中分别挖一对缺口激励出正交简并模实现了圆极化。最后通过调整SIW传输线与圆形贴片之间的耦合度,得到了中频段的线极化辐射。该天线首次在28GHz、33GHz和38GHz分别实现了高低频圆极化、中频线极化的电磁波辐射。测试结果表明,该天线三个频点的增益分别为6.95d Bi、7.90d Bi和8.91d Bi,效率高于91.8%。所提出的天线具有单端口馈电、单层介质和低剖面等特点,这使其成为5G无线通信系统和网络的潜在候选天线。