随着无线通信技术的飞速发展,低频段的频带资源开发日渐饱和,人们迫切需要对毫米波以及更高频率的频谱资源进行开发和利用。间隙波导作为一种非接触式半封闭的新型波导结构,具有低损耗、易加工、可模块化的优势,在毫米波以上频段的天线阵列、大型馈电网络、滤波器、有源器件封装等工程设计中具有广阔的应用前景。毫米波多波束天线可以使用无源波束赋形网络实现毫米波天线的波束扫描,提高天线的增益,实现频谱资源利用率的最大化。因此,使用间隙波导传输线设计的集成多波束天线能降低毫米波频带通信的损耗,同时为更高频段更高集成度的间隙波导天线阵列设计打下基础。本论文主要研究基于脊间隙波导（RGW）的Butler矩阵波束赋形网络和脊间隙波导的Tx/Rx组件集成,主要内容如下:首先介绍了脊间隙波导集成的多波束天线研究背景及意义,分析并回顾了国内外使用间隙波导集成与封装的研究进展和各种使用Butler矩阵设计的毫米波多波束天线阵的结构。介绍并分析了设计RGW传输线、RGW过渡结构、多波束天线阵列需要的基础理论,为后文的工作打下理论基础。其次,选用合适的RGW传输线设计了宽带三分支线3d B耦合器、平面交叉结、互补移相器,完成了5G焦点频段（24-28GHz）脊间隙波导4×4 Butler矩阵波束赋形网络的设计。然后使用双脊喇叭天线单元,结合设计好的4×4 Butler波束赋形网络,完成脊间隙波导线极化端射天线的设计,该天线阵可以实现θ=±37°的波束覆盖范围。考虑到线极化天线的局限性,又使用隔板圆极化器设计了脊间隙波导双圆极化端射天线,与Butler矩阵级联后构成多波束天线阵,实现了θ=±30°的双圆极化波束覆盖。最后通过设计脊间隙波导到接地共面波导传输线的水平过渡,实现了低噪放MMIC芯片到RGW的集成,并使用RGW到标准波导的垂直过渡完成了测试。又通过设计RGW的层间垂直过渡,使用多层结构将4×4 Butler矩阵拓展到4×8 Butler矩阵,完成了具有波束切换功能的脊间隙波导集成的高增益多波束天线的设计。无源条件下最大增益22.7d Bi,适合组成5G蜂窝网络。