随着5G技术的不断发展与日趋成熟,5G毫米波天线的研究也日新月异,毫米波天线拥有极宽的频段范围,这给设计体积小、重量轻和模块化的超宽带天线带来了很大的方便。超宽带天线早期常用于军事雷达方面,但随着社会的发展和需要,在民用方面的应用也越来越广泛,因此超宽带天线在整个通信领域扮演了一个重要的角色。研究具有良好的阻抗匹配性能、恒定的相位中心、稳定的辐射性能以及较高的增益的毫米波超宽带天线意义重大。本文首先设计了基于基片集成波导（Substrate Integrated Waveguide,SIW）的毫米波单脊超宽带H面喇叭天线,通过SIW结构中金属化通孔的设计降低主模的截止频率,从而加宽了喇叭天线的工作带宽,通过阶梯高度的单脊结构有效降低了SIW的等效特性阻抗,从而降低了高频段的S11参数,防止在高频处方向图分裂。该设计同时还实现了天线小型化、平面化的效果,方便天线与平面电路集成,降低了天线的复杂度,易于实现。然后设计了一种基于介质透镜加载的毫米波高增益渐变槽线天线（Tapered Slot Antenna,TSA）,透镜用于增强TSA的增益和辐射稳定性。透镜由TSA辐射孔径区域的介质透镜及其周围的空气孔加速区域组成。介质透镜由双曲金属柱阵列组成,而空气孔加速区域由气孔阵列组成。通过透镜的电磁波的相位可以被控制,从而在孔径上实现均匀的平面波阵面,以提高辐射性能。模拟和测量结果表明,在没有增加天线尺寸的情况下,设计的天线在9 GHz到26 GHz范围内,实际增益最高提高了6.4 d B且有稳定的辐射性能,主辐射方向的偏移被限制在2°。此外,在频谱高达30 GHz的短脉冲辐射下,交叉极化水平低于-20 d B,保真度较高。