毫米波与微波相比,频带更宽、测量精度更高、分辨能力更强；同时毫米波与红外相比,穿透力更强,能在全天候条件下工作。微带反射阵天线以其具有高增益、重量轻、体积小、成本低、易加工的优势,同时没有复杂的馈电网络和设计灵活性大的特性,使得反射阵列天线在近些年受到越来越高的重视。结合毫米波和微带反射阵的优点,研究毫米波微带反射阵列天线具有重要的意义。单脉冲比较器采用同时比较法,具有跟踪速度快,跟踪精度高,抗干扰能力强的优点。卡塞格伦天线是一种双反射面结构,能够减小天线的轴向尺寸,使整个天线变得更加紧凑。同时该天线具有增益高、副瓣低、波束窄等特点。双频段天线具有用一副天线实现两个频段功能的优点。因而研究毫米波反射阵列在这些方面的应用具有重要的意义。本文主要围绕毫米波微带反射阵天线的单元、阵列以及在单脉冲卡塞格伦天线和双频段天线中的应用进行研究。本文首先阐述了反射阵天线的工作原理以及设计反射阵列天线所需要的理论基础。然后在详细讨论微带反射阵列带宽以及改善微带反射阵带宽方法的基础上,采用单层多谐振的结构设计了一种毫米波的单层环圆双谐振结构单元。并在此基础上设计了一款工作在W频段50×50的微带反射阵列天线。该微带反射阵天线具有高增益和较宽的带宽。最后对天线进行仿真和测试,结果验证了该天线设计正确有效。针对传统的单脉冲卡塞格伦天线主反射面庞大且笨重的缺点,并利用其结构紧凑的优点,本文采用结构轻便的微带反射阵代替其主反射面,设计了一款工作在W频段的毫米波单脉冲类卡式反射阵列天线,并对天线进行了加工和测试,性能与传统卡塞格伦天线相当。本文将毫米波微带反射阵应用于双频带天线上,首先设计了一种工作在W波段的新型砝码型单元结构与圆形单元结构组合形成的单元结构和一种工作在Ka波段的双振子单元结构。然后为了减小高频段阵元与低频段阵元之间的相互影响,本文采用高、低频段单元不同极化的设计思路,并在此基础上设计了毫米波双频段反射阵天线,仿真结果表明该思路和天线设计方法是正确的。最后把此双频段单元结构应用到卡塞格伦天线结构上设计了一款毫米波双频段类卡塞格伦反射阵列天线,结果验证了该设计的有效性。