毫米波柱透镜天线是一种高方向性的口径天线，具有大角度范围的多波束扫描及低损耗等优点，广泛应用于导航、卫星通信等领域中。本文提出的两种以基本馈电单元布置而成的圆弧形馈电阵列实现毫米波大角度多波束扫描介质柱透镜天线，可以在毫米波段实现低损耗、高增益和高效率的电子扫描天线需要。具体的研究工作如下：　　首先论述了介质柱透镜天线的基本理论及分析方法。研究了两种不同形式的馈源：平面八木天线、直线渐变缝隙天线（LTSA），在透镜天线系统中，选取LTSA作为馈源，因其能够有效控制波束宽度，且有利于电路与天线的集成。　　其次采用射线追踪法分析水平极化介质柱透镜天线的聚焦特性，采用电磁软件HFSS分别研究馈源的照射位置、柱透镜的半径、馈源的波束宽度以及波导间距等对水平极化柱透镜天线辐射性能的影响。在此基础上，研究了LTSA作为垂直极化馈源的单波束垂直极化柱透镜天线的性能，提出了展宽俯仰面波束宽度及消除方向图毛刺的方法，分析了介质柱材料的损耗正切对增益的影响。　　本文设计了两种极化方式的介质柱透镜天线可以满足一定的辐射特性，分析了各自实现多波束扫描时馈源间的互耦特性，确定满足多波束扫描时馈源间合适的间距。