毫米波高增益低副瓣天线是点对点无线接入、高速回传等毫米波通信系统的核心器件。本文针对当前毫米波反射面天线体积大、剖面高和基片集成阵列天线馈电网络传输损耗较大的问题,研究设计了具有基片集成和金属三维打印混合馈电网络结构的毫米波低副瓣磁电偶极子天线阵列。该天线阵列结合了基片集成馈电网络功率分配调控灵活和空气填充波导馈电网络低损耗的优势,实现了毫米波平面阵列的高增益低副瓣辐射。本文的主要工作和创新总结如下:1.研究设计了基片集成同轴线不等功分子馈电网络和金属三维打印波导主馈电网络。依据泰勒分布低旁瓣阵列综合理论,确定了天线阵列所需的激励幅度分布。研究了基片集成同轴线功分器的功率比调控方法,设计了1分16不等功分宽带子馈电网络,实现了低副瓣辐射所需的功率分配。同时,采用三维打印空气填充波导设计了结构紧凑的1分4等功分宽带主馈电网络。2.在主馈电网络和子馈电网络的基础上,研究设计了金属波导至基片集成同轴线的宽带垂直转接结构。该转接结构具有紧凑的平面尺寸,可集成于所设计的基片集成同轴线子馈电网络中,同时实现了电磁能量由主馈电网络向子馈电网络的低损耗传输。3.研究设计了基片集成同轴线馈电的宽带磁电偶极子天线,作为阵列辐射单元与不等功分子馈电网络连接。为实现天线结构的低成本印刷电路板工艺加工,提出了金属通孔与背钻机械孔相结合的L型探针馈电结构,分析了背钻机械孔尺寸对天线阻抗和辐射特性的影响。4.基于以上研究的宽带辐射结构和低损耗馈电网络,设计并加工了工作在5G毫米波通信频带的8×8规模毫米波低副瓣天线阵列。实验表明,测试与仿真结果具有良好的一致性。阵列具有18.3%的工作带宽,辐射方向图稳定对称,副瓣电平在-18.3 d B以下,最大增益为22.1 d Bi。