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多波束天线可以利用高增益窄波束来实现空间覆盖,用其低副瓣来抑制干扰,而且其波束合成可以在射频端实现,成本低,实现方便,因此可以扩充现有的通信系统的容量。多波束天线凭借其较为简单的实现和准确的波束指向在雷达、移动通信系统、卫星通信系统中扮演着越来越重要的角色。本文主要研究了基于Butler矩阵馈电网络的多波束天线理论和技术,设计了三款应用在雷达,工作于X频段的多波束天线。首先设计了一款基于单层微带和4×4 Butler矩阵的多波束天线,3dB定向耦合器选用三分支定向耦合器以此来展宽带宽,移相器选用三个U形耦合的Schiffman移相器,交叉结利用两个级联的定向耦合器来实现,天线单元选用巴伦集成的印刷振子天线。最终的多波束天线四个端口分别馈电时,VSWR均在1.5以下,波束最大指向可以覆盖±36°空间。中间波束最大增益可以达到9.3dBi,两边波束最大增益可以达到8.5dBi。对于毫米波频段,基片集成波导相对于微带损耗较小,因此设计一款基于双层SIW和4×4 Butler矩阵的多波束天线,3dB耦合器选用宽边耦合的3dB耦合器I和窄边耦合的3dB耦合器II,-45°移相器选用不等宽移相器,这种双层结构的Butler矩阵不需要引入交叉结,横向尺寸缩小至少50%。天线单元还是选用巴伦集成的印刷振子天线。最终的多波束天线四个端口分别激励时,VSWR均在1.5以下,波束最大指向可以覆盖±38°空间。中间波束最大增益可以达到11.2dBi,两边波束最大增益可以达到10.0dBi。该天线性能优于微带形式的多波束天线。对该天线进行加工测试,各端口实测驻波均在2以下,实测方向图与仿真结果基本一致。为了实现波束更大范围的扫描,最后设计一款基于SIW和8×8Butler矩阵的多波束天线。为了实现8×8Butler矩阵馈电网络,需要额外设计新形式的移相器、交叉结和相位补偿结构。天线单元选用5元等幅馈电的基片集成波导缝隙阵天线,实现高增益,而且E面波束宽度可以达到94°。最终的多波束天线各输入端口分别激励时,驻波均在1.5以下,中间波束最大增益可以得到16.9dBi,两边波束最大增益可以13.7dBi,波束最大指向可以覆盖±62°。