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随着5G通信、雷达探测和汽车电子技术在微波毫米波频段的发展,能够快速搜索、探测和跟踪多目标的电子扫描阵列天线已经被深入研究和广泛应用,二维平面波束扫描阵列天线因具有波束扫描范围宽、低剖面、易加工、低成本及易于集成等优点而受到越来越多的关注。基于C波段探测雷达和24 GHz汽车防撞雷达的应用背景,本文研究并设计了C波段平面反射式波束扫描阵列天线和24 GHz波束扫描栅格阵列天线,论文的主要研究内容如下:1.本文首先简要回顾了波束扫描天线的发展现状、应用背景和工作机理,之后着重介绍了两种应用场景不同的波束可扫描的二维平面阵列天线类型,最后阐述了论文的研究内容和工作安排。2.设计了一种应用于探测雷达的C波段二维平面波束扫描反射式天线阵列。本文提出了由一个方形金属环和一块方形贴片嵌套而成的反射阵列天线单元,同时在环和贴片以及环与金属地之间分别加载了一个可变电容二极管和一根感性金属圆柱,并基于平行板波导模型来提取单元的幅度和相位信息。经优化,当天线工作在6.6–7.05 GHz内时,单元的相位调控范围均大于320°,反射效率高于-0.375 dB。之后基于优化好的阵列单元设计了一款12×12平面反射阵列天线,该平面反射阵列天线可在二维空间内实现±60°的波束扫描,且在±55°波束扫描范围内,双站RCS旁瓣电平小于-10 dB,反射效率高于-3 dB。3.提出了一款应用于汽车防撞雷达的24 GHz波束扫描微带栅格阵列天线。首次通过将4×4基片集成波导（SIW）巴特勒（Butler）矩阵与微带栅格阵列结合来实现波束扫描。根据SIW-微带线转接结构设计中的相关理论,确定了栅格阵列天线的馈电通孔与SIW短路末端的距离,之后去除栅格阵列两端非辐射边并优化阵列结构来提高天线的增益和降低扫描角较大时的旁瓣电平。根据仿真结果可知,天线阵列的工作带宽是22.52–26.1 GHz(|Sij|<-10 dB,i=1–4,j=1–4),同时天线在其带宽内可实现±20°的波束扫描,最大增益可达14.6 dBi,旁瓣电平低于-10.7 dB。当天线工作在24 GHz时,各输入端口的反射系数以及端口之间的隔离度均小于-17.2 dB,交叉极化比大于16.93 dB。此外,天线具有低剖面低成本的特性,厚度仅为1.27 mm。