近年来,通信领域高速发展,无线通信用户数量急剧增加,频谱资源变得更加紧张,毫米波频段由于频谱资源极其丰富,吸引了越来越多的研究人员及学者的关注。考虑到在毫米波频率下存在的高传输损耗以及其他的各种各样的系统需求,同时由于基片集成波导（SIW,substrate integrated waveguide）具有低剖面、低插入损耗、重量轻、易于平面电路集成等优点被广泛应用于毫米波应用中。本文主要研究了终端毫米波多波束天线,主要内容包括:首先对天线阵列、电磁波极化特性、多波束扫描原理、SIW、基片集成E面波导（SIEW,substrate integrated E-plane waveguide）等基本理论进行简要梳理,这是本文中所有设计的理论依据。设计了一种二维扫描多波束天线,实现4×4波束的二维扫描,在该设计中提出了一种新型的紧凑的H-E面共结构二维Butler矩阵,二维Butler矩阵由两组在H面和E面正交的4×4 Butler矩阵构成。该设计中的难点在于通过共用四层H面4×4 Butler矩阵的公共宽边实现平面型E面4×4 Butler矩阵的设计,通过对H面和E面Butler矩阵的元器件重新构造,设计了二维Butler矩阵的元器件（八端口耦合器、八端口交叉耦合器以及二维移相器）,并利用这些元器件方便的实现了二维Butler矩阵的设计。然后,基于新提出的二维Butler矩阵,设计了适用于该二维Butler矩阵的4×4阶梯型天线阵以及连接二维Butler矩阵和4×4阶梯型天线阵的过渡网络,并完成了平面紧凑型二维多波束天线阵的设计。实现了4×4波束的二维扫描,与一维扫描天线相比而言,二维扫描天线具有更高的灵活性。设计了一种双极化多波束天线。SIW中支持TE₁₀模式的传输,SIEW中支持TE₀₁模式的传输,因此,在设计中提出了一种基于SIW和SIEW的多层的双线极化天线单元,并将该天线单元应用于直线阵中。此多波束天线的馈电网络使用单层的H面4×4 Butler矩阵,为了将馈电网络和天线阵方便的连接在一起,设计了模式转换器和单层-多层传输线。相较于单极化多波束天线,双极化多波束天线可以提高系统容量。