如今随着科技的发展以及人民对生活便捷化日益增长的需求,让多波束天线在5G通信、汽车自动驾驶、遥感等民用领域,得到了广泛的应用和飞速的发展。罗特曼透镜是一种常用的多波束成型网络,拥有多个输入端口和输出端口,由于其设计基于等光程原理,故罗特曼透镜多波束天线有着宽频带、波束指向不会随频率变化而改变等优点,且由于制作成本低廉、设计方便,目前已被应用在通信、电子侦察等领域和多种类型的雷达中。首先,本文详细地阐述了罗特曼透镜的基本原理,并且对其设计方程进行了解析,给出了罗特曼透镜的设计方法以及分析了实际设计中需要考虑的问题,为实际的设计做出了铺垫。其次,本文以微带形式的罗特曼透镜多波束天线为例,从变量的分析与确定开始,逐步进行建模和相应的仿真。最终实现了中心频率为15GHz,具有7波束端口、8阵列端口,最大扫描角度为32°的微带罗特曼透镜多波束成型网络,仿真结果显示阵列端口的幅度起伏范围在±2.5d B内,相位递增（递减）量的平均值分别约为101°、69°、36°和0°,且实物测试的结果与仿真结果一致性较高。紧接着采用了矩形微带天线阵列与微带罗特曼透镜多波束成型网络进行了联合仿真,结果显示波束指向分别为±31.4°、±21.2°、±10.4°、0°,波束增益在12d Bi左右。随后,针对上一部分设计所存在的部分问题,进行了基片集成波导（SIW）罗特曼透镜多波束天线的设计。其中还利用SIW的原理以及特性,完成了锥形微带线-SIW转换结构、不等宽SIW移相器、4缝SIW缝隙天线阵列的设计。并且提出了一种利用脚本程序对不规则SIW结构进行建模的方法,简化了建模过程。最终实现的SIW罗特曼透镜多波束天线中心工作频率为15GHz,拥有9个波束端口、10个阵列端口、8个虚拟吸收端口,仿真结果显示波束的指向分别为±35.0°、±25.9°、±17.3°、±8.8°、0°,波束增益约为20d Bi,并采用多探头球面近场天线测试系统对实物进行了测试,实测数据与仿真数据较为吻合。此后还对多端口同时馈电的低副瓣实现方式进行了简要研究并取得了一定的效果。最后,总结了在两种形式的罗特曼透镜的设计、分析、建模等方面中取得的研究成果和意义,并对后续的改进工作进行了展望。