毫米波具有带宽宽、波长短、波束窄、分辨率高、方向性好、可靠性高等特点,能够在雨、雾、多云等复杂环境下全天候工作,具有天然的传播特征优势。作为雷达、通信系统的重要传播载体,毫米波技术得到了广泛的应用。在5G时代更高速率、更多连接的需求下,毫米波技术具备大量的可用带宽和较高的天线增益,并支持超高的传输速率,而且波束较窄,灵活可控,能够连接大量的设备,由此毫米波发射与接收探测技术已成为5G通信的重要组成部分,甚至是全球信息技术竞争的焦点之一。本文所研究的扫频源和间隙波导天线工作在毫米波Ka频段,两者级联构成了毫米波信号收发的完整射频系统。毫米波扫频源一方面可以产生高质量的毫米波信号,向目标发射信号;另一方面结合接收下混频电路模块,实现对目标反射信号的探测接收。天线作为电磁波信号发射的最末端,接收的最前端,是毫米波通信、雷达系统的必要组成部分。本文主要对组成射频前端系统的毫米波扫频源和收发天线展开研究,具体内容如下:1、对毫米波扫频源设计基础理论方面展开研究。首先介绍扫频源主要应用和技术原理,然后阐述四种常见的微波频率合成技术原理并分析其技术特点,最后介绍了扫频源常见的技术指标,并对其主要影响因素进行了分析,为后文的扫频源设计提供理论依据。2、对间隙波导结构和理论展开研究。首先介绍了间隙波导基本结构和分类,然后分析了高阻抗表面形成原理和销钉型结构技术特点,最后重点介绍了槽间隙波导传输理论,为后文设计槽间隙波导天线提供理论支持。3、研究设计了一种低相噪、低杂散、捷变频的高性能毫米波扫频源。通过综合运用混频、分频、倍频、放大、滤波、PLL技术和DDS数字合成技术,最终实现了带宽为5GHz应用在Ka波段的毫米波信号输出。该设备频点间的最小转换时间为7.5ns,典型杂散抑制优于-45d Bc,功率平坦度典型值优于±1.5d B,输出功率大于12d Bm,并且可以灵活配置功放实现功率再放大。4、研究设计了双层槽间隙波导传输结构和高增益喇叭天线。双层槽间隙波导传输结构与传统的单层槽间隙波导传输结构相比,钉子高度降低到原来的一半,更加有利于加工制造。基于双层槽间隙波导传输结构设计的高增益喇叭天线,带宽为41%（26.5-40GHz）,全频段最大增益为13.3d Bi。为了进一步改善阻抗匹配和辐射特性,后续在双层钉板间隙中添加了梯形介质板,使得在整个Ka频段内,S₁₁小于-12.5dB,增益为12-15d Bi,前后比大于21dB,所设计的槽间隙波导喇叭天线增益和前后比优于目前同频段天线。