多波束球透镜天线具有高增益、低副瓣,且能够实现大范围扫角,在毫米波波段,其良好的性能受到研究人员关注。本文研究的多波束龙伯透镜天线,采用多层介质球透镜来等效,实现多波束功能,能应用于多波束通信系统来提高系统容量和效率。本文首先介绍了多波束球透镜天线的分类,并分析了龙伯透镜天线和分层球介质透镜天线的基本理论,计算其口径面分布和远区场分布。其次,对恒介电常数球透镜天线的性能进行分析,研究球透镜半径、馈源波导到球透镜表面的距离d与球透镜半径R的比值、球透镜的介电常数和馈源口径等参数对天线性能的影响,得出影响球透镜天线性能主要的因素是d/R值。然后,对于龙伯透镜天线采用改进型等厚度分层方法和简化优化算法进行计算,得出优化龙伯透镜仿真模型,在28GHz、35GHz增益达到22dB,副瓣电平低于-20dB,并有大约14°的主瓣波束宽度,并对该透镜的偏馈进行研究。最后,研究了多波束龙伯透镜天线的多波束性能,仿真研究了12端口波导馈源多波束龙伯透镜天线,得到了覆盖近180°范围的方向图,且其他性能跟单波束时类似。