毫米波天线具有工作波长短,测位精度高,穿透能力强的特点,可用于系统的小型化、轻量化及高分辨率设计。这些设计优势使得毫米波天线在无线电干扰、卫星通信、毫米波雷达设计等军事领域以及遥感技术、民用通信、射电天文等民用场合扮演着重要的作用。其中,毫米波宽带相控阵天线的设计更是当前研究的热点。本文主要针对毫米波宽带相控阵天线设计问题开展了相关研究,设计了两种毫米波Vivaldi宽带天线形式,研究了天线单元的相关参数,并分析验证了设计单元组阵后的天线性能。本文主要做了以下方面的工作。研究了 Vivaldi天线的相关理论,证明了 Vivaldi是一种非频变天线并分析了槽线上的电流分布情况。在此基础上对天线结构和辐射特性进行讨论,并对某些结构设计影响方面进行了深入探讨。此外还阐述了当前Vivaldi天线的组阵方式进展和实现方法。根据毫米波的高频段特点,对Vivaldi天线的馈电形式和辐射结构进行改进,得到了工作于Ka波段的宽角扫描天线。采用全金属的辐射单元更容易实现电路和系统集成,且具有更高的设计自由度。耦合馈电方式有助于方便调整馈线终端的入射阻抗,也有利于扩展天线的阻抗带宽。馈电网络与辐射天线结构相对独立,方便装配。随后分析各结构参量的影响并选取最优尺寸。根据仿真结果,优化后的Vivaldi天线具有很好的宽带和宽角扫描性能。考虑到截断效应,设计有限阵对比分析了天线性能。在线极化全金属Vivaldi设计的基础上,将片状辐射结构替换为具有指数型轮廓的体状旋转对称金属,并将原来的单极化馈电正交处理,采用两条垂直的带状耦合线馈电分别激励两个方向的辐射结构,设计了 W波段的宽带双极化天线。天线辐射结构简单,可以在保持馈电网络不变的情况下,更换辐射结构以获得不同的性能需求,并分析了天线高度对性能的影响。仿真结果表明天线具有很好的阻抗匹配性,较好的隔离度,交叉极化比较低,方向图随频率一致性好。