由于不存在遮挡效应,馈电简单,透镜天线应用范围很广阔。为了提高天线的作用空域范围,天线的宽角扫描性能需要得到提升。虽然有龙伯透镜、Rotman透镜、可重构透镜天线之类能够实现宽角扫描性能,但是各有各的使用缺陷。无源平板透镜天线、毫米波介质透镜天线在制造方便和低成本方面很有优势,但是对应的宽角扫描方面的研究还比较少。本文借助优化算法,开展对平板透镜天线、毫米波介质透镜天线的宽角扫描性能的研究,通过对建模方式的改进,释放天线的自由度,提高了透镜天线的设计效率。本文的工作主要分为两部分内容:1、将差分进化算法(DE)引入到平板透镜天线的设计中。根据阵列天线原理建立透镜天线模型,为每一个扫描角分别设计了方向图模板。根据阵面上相位分布趋势,提出了相位递变的相位设计方案,利用分布规律大大减小解空间,提高优化效率。探讨了馈电入射角、偏转角、馈源轨迹等自由度对宽角扫描性能实现效果的贡献,并且仿真加工实测验证了设计方法的有效性。实现了一款工作于12GHz且3dB增益带宽有23%的20×20单元的无源平板透镜天线,在±45°的扫描过程中最高增益27.24dBi,对应的口径效率达42%,增益变化最大只有2.35dB,而且副瓣抑制的比较好。2、将粒子群优化算法(PSO)引入到毫米波介质透镜天线的介质赋形中。借助不同软件的计算优势,分别采用相对距离表示法和Bernstein多项式表示法给赋形介质轮廓建模,提高了设计效率。本文还提出了一种嵌套式的优化方法,在每一个轮廓的透镜天线的计算中,嵌入了馈电幅度相位的分布的优化。设计了一个工作于28GHz的6端口馈电的柱面赋形介质透镜,在馈电阵列扫描过程中,透镜天线的扫描角能达到最大71°,扫描过程中增益变化只有2.5dB。