随着人类社会信息化进程的加快,毫米波通信日益发展,毫米波天线具有结构小、频带宽、分辨率高等优点,同时在恶劣环境下衰减较小,故被广泛应用于精确制导,卫星通信等领域。微带线作为天线常见的馈电形式,在毫米波频段表现出很大的劣势,而开槽空隙波导作为新型的馈电结构,可以极大的提高天线的传输效率,降低损耗,优化毫米波天线的性能。本文主要研究基于开槽空隙波导的毫米波背腔缝隙天线。从理论模型出发,分析得到开槽空隙波导的一般特性。利用周期边界及全结构仿真,完成周期阻带结构的设计并分析相关参数对其中心频率及带宽的影响。之后在详细分析开槽空隙波导与传统矩形波导等价性的基础上,完成开槽空隙波导的设计,仿真分析相关结构参数与传输特性的关系,得到60GHz传输线结构,并与微带传输线做对比,说明了其低损耗性。接着,在此基础上分别设计了T型功分器、H型功分器以及波导转接头,为后续组成大型阵列的馈电网络提供了基础。基于开槽空隙波导,本文提出了一种背腔缝隙天线形式。该结构以开槽空隙波导腔作为背腔缝隙天线的腔体,并以开槽空隙波导作为馈线,具有损耗小、多层金属不需电接触因而易组装的特点。首先借助HFSS仿真软件,对全金属腔体进行设计,并对其内部场模式进行详细分析。而后,对腔体进行加脊设计,并分析其对腔体场模式及谐振频率的影响,得到一般规律,简化后续设计。最后计算设计了符合需求的辐射缝隙,并用开槽空隙波导背腔替代全金属背腔,完成了开槽空隙波导背腔缝隙天线子阵的设计,并优化了匹配效果。接着,本文在上述结构的基础上,结合馈电网络,分别设计并仿真了2?4、4?4及8?8平面均匀阵列,借助单枝节匹配的理论方法,提出了一种在宽频带内实现较好阻抗匹配的一般性方法,并加以总结验证。而后,加工组装了8?8均匀面阵,对其性能进行实验测试,并与仿真结果进行比较评估。最后,本文以背腔缝隙天线子阵为天线单元,进行了子阵级幅度加权设计,得到了最佳功率分配比,实现了最低副瓣电平。并以此为目标,重新调整设计了馈电功分网络。而后,分别设计并仿真了2?4、4?4及8?8幅度加权阵列,并通过监视口径场的幅度及相位分布,优化了加权馈电网络,使得阵列仿真结果与理论结果相吻合。加工了8?8幅度加权平面阵天线,实验测试结果表明相对副瓣达到-18.4dB,增益达到27.4dB,实现了低副瓣的效果。