随着5G通信、卫星定位、雷达探测、电子信息对抗以及船舶追踪等领域的高速发展,毫米波频段天线的需求越来越广泛,其技术指标要求也越来越高。基于相控阵馈电的介质透镜天线凭借着宽扫描角、高增益、低剖面、低成本等特点而具有广泛的应用和研究前景。本文针对基于相控阵馈电的介质透镜天线技术开展研究,论文的主要内容包括:首先,介绍了毫米波介质透镜天线的研究背景和应用场景,同时总结了介质透镜天线的发展状况和国内外的研究进展。其次,回顾了传统球龙伯透镜天线的基本工作原理,并利用几何光学方法对球龙伯透镜进了理论分析。采用变换光学方法来实现传统球龙伯透镜天线在剖面上的压缩,并利用等效媒质理论通过对基底介质材料打孔来实现所需的等效介电常数。第三,设计了一款工作于Ka波段的基于相控阵馈电的宽角扫描椭球介质透镜天线新形式。采用1×9的传统微带贴片相控阵作为馈源,此透镜天线在馈电阵列的布阵方向能够实现±45°扫描。通过变换光学对此款椭球介质透镜天线进行设计,实现了传统球龙伯透镜天线剖面的缩减,并且利用单元方向图叠加原理解决了相控阵馈电与介质透镜相结合的难题。实验结果表明天线整体性能良好。第四,设计了一款工作于Ka波段的基于相控阵馈电的双凸介质透镜天线。馈源阵采用了8×8的传统微带贴片面阵,此介质透镜天线能够实现二维±30°扫描。利用相位共轭匹配法对馈电阵列进行配幅配相,保证了精确的扫描性能。最后,设计了一款应用于S波段的多波束切割球透镜天线新形式。通过18个微带贴片天线进行波束切换,实现俯仰面下倾18°,波束宽度29.3°,方位面波束宽度23.5°,且方位面能够进行360°的波束覆盖。仿真结果表明该天线能够实现俯仰面波束倾斜,方位面波束覆盖,适用于多波束通信系统。