毫米波多波束天线是第五代(5G)移动通信系统的关键技术之一。基片集成技术由于具有高品质因数、低损耗、低剖面、易于集成等特点,在毫米波电路和天线设计中得到广泛应用。本文基于基片集成技术,对工作在5G毫米波频段的无源正交多波束平面阵列展开研究,主要工作如下:首先,利用基片集成波导(Substrate Integrated Waveguide,SIW)和带状线两种传输结构,提出并设计了一款宽带平面集成交叉结,同时研究并设计了一款紧凑型正交传输网络。在此基础上,提出了一种共口径缝隙平面阵列天线设计。该阵列由加载带状线的SIW缝隙天线单元和加载金属通孔侧壁的带状线缝隙天线单元组成,每个端口都具有25.5-26.5GHz的-10dB阻抗带宽,并且在空间正交平面内具有良好的辐射特性。其次,针对共口径正交多波束平面阵列设计了一个6输入8输出的折叠式卡塞格伦反射面波束形成网络,并结合阵列设计中的基片集成波导缝隙天线阵验证了其波束扫描特性。设计结果表明在25.5-26.5GHz频带内,该天线能够在?42°范围内实现波束扫描,且辐射方向图具有对称性。再次,针对共口径正交多波束平面阵列中的带状线多波束天线,对其馈电和转换结构进行了研究。先后对半开放式和封闭式SIW-屏蔽带状线(Shielded Stripline,SSL)转接结构和SIW-基片集成同轴线(Substrate Integrated Coaxial Line,SICL)转接结构进行了深入探索,并对所设计的SIW-to-SICL转接进行了加工、测试,验证了其具有超宽带低损耗的优势。最后,对5G毫米波无源共口径正交多波束平面阵列进行了系统设计,利用印刷电路板(Printed Circuit Board,PCB)工艺对所设计的天线进行了加工,并通过测试和容差分析验证了设计方案。实验结果表明,该阵列在空间正交的两个平面内具有较好的波束扫描特性,分别在XOZ面和YOZ面实现了?44°和?40°范围内的波束覆盖。