多波束天线可以利用单个天线在不同方向形成多个波束。它除了能够有效的减小体积,降低成本外,还能实现宽角度的覆盖,是无线通信和现代雷达中的关键技术,具有十分广泛的应用前景。本文对多波束天线,尤其是具有宽扫描特性的介质透镜天线和具有单个射频通道的数字波束形成天线进行了研究,具体工作如下：1.在单介质球透镜实现一维扫描的基础上,通过在另一维上平行放置多层馈源的方式,实现了水平面和俯仰面同时扫描。建立了基于射线追踪法的偏馈分析模型,得出了馈源偏移量和波束指向角之间的关系式。最终研制了一个Ka波段用8×2的渐变缝隙天线(TSA)单元阵馈电的天线实物,实测结果表明它可以在水平面和垂直面分别达到1280和30°的覆盖2.在单介质球透镜的基础上,提出了单介质椭球透镜的概念。椭球透镜在水平面内是个圆而在垂直面上是个椭圆。通过调整椭圆的轴比可以实现E面和H面波束宽度独立可控,并且实现更宽的扫描范围。建立了基于射线追踪法的椭球透镜天线分析模型。制作了一个可以实现水平面和俯仰面同时扫描的Teflon透镜多波束天线和一个可以实现水平面360°扫描的透镜多波束天线。后者20路波束的副瓣电平皆低于-17dB且增益差别在±0.4dB之内。3.针对传统的DBF阵列在每个阵元的后面连接一路射频通道,成本高、功耗大的缺点,基于单通道时序相位权重恢复口径分布的概念,提出了单射频通道DBF多波束天线。相对于其他的单通道DBF实现方案,该方案可以有效减轻波前相位扰动造成的影响。最后制作了一个工作在X波段8单元原理验证天线阵列,实测效果与理论计算结果符合良好,证明了该方案的正确性。4.提出了单通道DBF天线阵列的校正方法。分析了移相器的不理想导致权重不理想带来的影响。首先基于己知的单个参考信号对移相器进行在线测量,获得每个移相器的权重误差,然后利用误差口径分布与真实口径分布的关系对误差口径分布进行校正。经过校正后的口径分布可以用来合成数字多波束等DBF的功能。仿真和实验结果都证明了该校正方法的有效性。