近现代以来无线通信技术快速的发展,而传统的无线通信频谱资源与站点资源有限,已经不能满足日益增长的终端数量。多波束天线的应用是优化频谱资源、提高频谱利用率的有效方法,具有覆盖范围广、通信质量高等特点。实现多波束天线的方法由很多种,利用波束形成网络是当下研究并应用非常成熟的技术。波束形成网络一般是一个无源的天线阵列馈电网络,具有多个输入端口和输出端口,每个输入端口对应着赋予输出端口特定的幅相分布,从而形成不同辐射方向的波束。传统的波束形成网络(如巴特勒矩阵、Nolen矩阵)主要由一定数量的耦合器以及移相器构成,具有设计简单,成本低廉等优点被广泛应用,例如4×4巴特勒矩阵有4个输入端口,分别在输出端口形成等幅且相位差为45°、-135°、135°、45°的信号,从而馈入天线阵列并形成4个不同指向的辐射波束。但是随着波束数量的增加,波束形成网络的设计复杂度也极大的增加,并伴随着增大体积、增加传输损耗等缺点。因此设计出不增加波束形成网络复杂度的情况下提升波束数量及覆盖范围具有极大的研究意义,这也是本文的主要内容。本文首先简单介绍多波束天线的基本原理、应用背景、基本分类和各自的优缺点。其次对可调相控阵天线的研究文献进行详细阐述。然后介绍了波束形成网络的主要电路参数,以及天线的主要辐射参数。之后通过对传统的Nolen矩阵的进行详细分析,理解传统波束形成网络的基本原理。然后研究分析了可拓展波束数量的3×3 Nolen矩阵,通过在波束形成网络中的输出端口切换移相器组,在不明显增加网络复杂度的情况下,增加可形成的辐射波束数量。此方法设计简单,理论清晰,并通过仿真设计并加工测试用不同组移相器的3×3 Nolen矩阵进行验证,结果表明仿真以及实测结果与理论分析吻合良好。为了分析更高阶的Nolen矩阵能否应用该方法进行波束数量的拓展,文中又设计研究了4×4 Nolen矩阵拓展波束的可行性,分析表明同样可以通过切换移相器组来实现更多的辐射波束,并在之后进行仿真以及加工实测,结果与理论吻合良好。