日益匮乏的频谱资源和人们对带宽的需求逐渐增加是现阶段通信领域存在的主要问题。为解决这一问题,毫米波频段以其丰富的频谱资源成为5G未来发展的重要频段,然而毫米波在空间中的损耗较大,容易受外界干扰,且单个波束的覆盖范围较小。因此,需要设计大规模毫米波天线阵列来提高天线增益和方向性,增强天线的抗干扰能力,实现多波束扫描,扩大波束覆盖范围。但是,在实现毫米波天线的多波束和大规模阵列设计的同时,天线系统的设计和结构复杂度大大增加。小型化和高度集成化作为5G技术发展的趋势,毫米波天线在5G领域的应用将面临新的挑战,如何在满足5G产业应用的同时降低毫米波多波束天线的复杂度至关重要。鉴于上述毫米波天线所面临的机遇和挑战,本文以降低毫米波多波束天线的复杂度为研究课题。本文的主要内容有:首先介绍毫米波多波束天线的国内外研究现状,详细给出了多波束天线的实现原理以及传统二维扫描天线的设计原理;对基片集成波导的基本原理和设计方法进行说明。文中基于方向图可重构天线对传统二维扫描天线的设计原理进行改进,提出一种新型的二维扫描天线设计思路。对方向图可重构天线的原理和设计进行详细地阐述,利用新型二维扫描天线原理设计毫米波二维扫描天线,能够省去一个维度上的馈电网络,有效减小了天线尺寸,降低了二维扫描天线的结构复杂度,并对天线进行加工测试,验证设计方案的可行性。利用R-KR透镜高度对称的特点,设计一种能够实现360°全向馈电的双透镜结构,采用八木天线作为辐射单元,将八木天线组成的圆环阵列与馈电网络结合实现毫米波全向扫描天线的设计。该方案不仅能够实现天线波束的360°覆盖,还解决了全向天线设计困难,剖面通常较高等问题。本文还提出了一种新型的双频共口径天线单元结构,将低频贴片天线与高频波导缝隙天线放置在同一口径面内,组成共口径辐射单元,实现了共口径天线的模块化设计。将该单元组阵,分别接入两个频段的馈电网络即能实现双频共口径天线的多波束扫描,具有设计原理简单,结构复杂度低的优势。