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随着现代通信技术的快速发展，人们对于通信质量的要求也越来越高。高质量、大容量、高覆盖率是现代卫星通信系统所应该具备的特性。为了实现这些性能，人们开展了许多研究，同时采用了大量的新技术，多波束天线就是其中被广泛采用的一种新技术。传统的基于反射面的多波束天线体积大，且结构笨重;基于相控阵的多波束天线虽然性能较优良，但是多个移相器的引入使得成本较昂贵，因此，本文以毫米波段雷达探测系统为研究背景，对基于Butler矩阵的多波束天线和基于多天线的多波束天线做了深入研究，主要内容如下: 1.提出新型的二维波束扫描网络，并利用低温共烧陶瓷(Low-temperature co-firedceramics，LTCC)工艺和基片集成波导（Substrate Integrated Waveguide，SIW）传输线，首次设计出折叠型的Butler矩阵，该折叠型Butler矩阵的纵向尺寸较传统的Butler矩阵减少了50％。基于所提出的新型二维波束扫描网络和所设计的折叠型的Butler矩阵，采用LTCC工艺和SIW传输线结构，设计了能在两个维度上实现8个波束的多波束天线阵列。 2.研究了服从泰勒分布的多天线型多波束天线的设计方法。采用串并馈的微带贴片天线形式，设计出用于车载雷达系统的单发双收的多波束天线阵列，测试结果和仿真结果均验证了设计方法的正确性。 3.研究了低副瓣串行贴片天线的单发双收多波束天线阵列的设计方法。其中，收发天线均采用串行的贴片天线形式，大大的减小了该收发天线阵列的整体尺寸。最后，双接收天线采用共口径的实现方式，极大地提高了雷达系统测角的准确性。 本文研究了基于电路网络型多波束天线和多天线型多波束天线的设计，所展开的针对不同工艺、不同传输线结构的天线阵列设计方法的研究，可为相关的天线阵列的设计提供一定的参考。