卫星通信在应急通信、地面蜂窝覆盖不到地区的通信及空中和远海通信方面具有无可替代的地位。近几年，我国对宽带多媒体卫星的需求日益强烈。其关键技术之一多波束天线技术通过点波束，大幅度提高天线增益，以支持小型卫星用户终端，提高系统容量；不同点波束之间可以进行频率重用，提高了频带的利用率。卫星多波束天线技术在我国尚处于起步阶段，很多问题亟待解决。本文旨在对GEO卫星中国大陆区域覆盖的多波束天线进行设计和性能分析，推动我国多波束天线技术的发展。本文的工作内容主要是对GEO卫星区域覆盖的多波束天线进行设计和性能分析，具体包括以下三个方面：首先，针对中国大陆地区无缝覆盖的需求，设计了正六边形蜂窝结构的覆盖方案，给出了波束覆盖图及相应的经纬度坐标，对多波束覆盖性能进行验证。给出了两种不同波束宽度的覆盖性能对比分析。优化后的41波束覆盖方案可以有效的对中国大陆地区进行无缝覆盖，与单波束相比增益提高了近10dB。其次，本文根据覆盖方案中波束宽度、工作频段等参数，设计了反射面型多波束天线。并提出一种新型的印刷八木单元馈电的多波束介质球透镜天线，对天线进行了仿真和测试。这种多波束天线具有体积小重量轻的优势，适用于卫星移动通信系统。再次，针对多阵元天线，论文讨论了其自适应波束成形共轭梯度、共轭梯度对角线加载、辅助矢量及最小均方误差算法的收敛速度，并给出了基于地面波束成形的初步想法，得到了有参考意义的结果。