随着科学技术的发展,移动通信数据的迅速增加以及各种新业务和场景的持续出现,5G成为了国内外专家和学者重点研究的对象。在毫米波频段,由于存在丰富的频带资源,实现较大的带宽与较低的时延,能够满足在5G通信中的大信道容量和低延迟传输等需求,因此无线通信的工作频率逐渐地被扩展到毫米波频段。但同时也存在相对较大的路径损耗,导致传输距离大大减小,因此对毫米波天线的设计有着比较严格的要求。并且为了满足抑制栅瓣的条件,阵元间距一般被设为0.5λ0甚至更小,因此需要在天线阵列中加入解耦结构,降低阵元间的互耦。本论文面向终端设备开展了对毫米波双极化宽带、双频波束扫描阵列天线的研究,同时还对毫米波宽带阵列天线的去耦技术进行了研究,具体的工作内容如下:1.提出了一款毫米波±45°双极化宽带磁电偶极子天线单元及直线阵列。天线单元由交叉的电偶极子、作为短路贴片的短路通孔以及Y型馈电结构组成,存在两个谐振模式,实现55.2%（24.4-43 GHz）的阻抗带宽和稳定的辐射特性。1×4天线阵列,在26GHz和35GHz,实现的扫描角度分别为±54°和±29°。2.提出了一款毫米波±45°双极化双频双环天线单元及直线阵列。基于L型探针馈电以及厚介质基板的贴片天线实现宽带和小型化的设计思路,采用不同尺寸的叠层方形环贴片和L型馈电探针构成天线单元,实现小型化和双宽带。并加入寄生单元,提高天线单元在高频的极化隔离。天线单元尺寸为2.5 mm×2.5 mm×1.16 mm,阻抗带宽为在低频23%（24.22-30.5 GHz）,在高频20%（36.82-45 GHz）,覆盖了n257～n261频段。在27和39 GHz,1×4天线阵列分别实现±58°和±32°的扫描范围。最后,为了便于在实际中加工测试,对天线结构进行一定的修改和调整。3.提出了一款基于周期性方形环解耦表面的毫米波宽带叠层贴片直线阵列天线。首先设计一款工作在24.17-29.77 GHz（20.7%）的叠层贴片天线。然后提出对电磁波部分反射的周期性方形环结构作为解耦表面,并加载到二元叠层贴片天线阵列。结果显示,在28.5 GHz,二元阵的端口隔离降低了38.3 d B,并进一步提高天线的阻抗匹配。接着应用到1×6天线阵列,实现大于15 d B的端口隔离以及±60°的扫描角度。最后,为了抑制缝隙耦合馈电的后向辐射,还采用基片集成同轴线对天线单元的馈电结构进行改进。