随着微波低频段可用频谱资源越来越少,毫米波频段因具有频谱资源丰富、干扰较小和带宽较宽的优势被广泛研究。天线是通信系统中发射信号和接收信号的必要部件,毫米波的视距传输特性对天线在增益、副瓣和波束控制能力方面有新的需求。传统相控阵技术天线馈电部分庞大且复杂,造成天线系统自由度较低、成本较高。波束切换技术可实现传统相控阵天线的波束转向功能,使具有波束控制能力的低成本天线设计成为可能。本文将波束可切换共形阵列天线应用在5G毫米波频段内,通过加载选路网络实现波束切换控制,可实现阵列天线H面全向辐射,该研究对提高短距通信吞吐量和实现复杂网络环境无线覆盖具有深远的意义。本论文具体的工作内容如下:1.毫米波交叉馈电直线阵列天线设计。利用贴片反相方式设计了交叉馈电结构,结合泰勒综合法设计了直线阵天线,天线副瓣为-24.21 d B,增益为16.59 d Bi。将三种不同馈电方式的直线阵列天线性能进行了对比,交叉馈电方式泰勒直线阵列天线同时具备最大带宽和最低副瓣电平。此外,通过微扰结构加载拓宽了毫米波交叉馈电直线阵列天线的带宽,在保持低副瓣电平特性的基础上把400 MHz带宽拓宽至1 GHz。2.毫米波交叉馈电阵列天线波束切换设计与分析。根据波束切换原理提出了基于圆柱载体表面实现波束切换的设计方案,该方案结合射频半导体开关实现波束控制。采用天线全向覆盖归一化性能指标确定了天线布局,并通过研究交叉馈电直线阵列在小半径圆柱上的共形性能设计了H面可全向覆盖的5*8小型化阵列天线。五组直线阵列天线沿20 mm半径圆柱等间距排布,组阵方向与圆柱母线平行,每次只有一组天线被单独激发。波束切换天线各端口隔离度小于-40 d B,E面呈现高精度辐射特性,半功率波束宽度（HPBW）小于13.11°,H面HPBW大于73.8°,天线增益高达16.23 d Bi。3.毫米波交叉馈电波束切换天线切换控制电路搭建。基于射频半导体开关（Radio Frequency Semiconductor Switch,RFSS）芯片ADRF5027和ADRF5045搭建了波束切换电路。通过RFSS选路开关控制阵列天线,实现了天线等角全向波束切换。采用射频切换电路和天线的集成PCB来缩小天线切换系统体积。最后,通过在微波暗室空间辐射特性测试验证圆柱共形阵列天线宽波束切换设计的正确性。圆柱共形阵列波束切换技术的建立能有效拓宽波束切换天线切换范围,也为共形天线提供了广泛的应用前景。