本发明属于微波通信技术领域，具体涉及一种毫米波双波束介质谐振器天线。本发明的顶层低介电常数基片层设置周期性阵列排布的空气长孔与空气短孔；空气短孔的上方设置矩形凹槽，矩形凹槽内设置高介电常数介质条带；中间金属层结构的表面刻蚀有一对平行槽；底层金属层结构包括第一金属条带、第二金属条带；顶层低介电常数基片、中间金属层结构及高介电常数介质条带构成介质谐振器；中间金属层结构、底层低介电常数基片层、第一金属条带、第二金属条带构成微带线，形成T型微带结构。本发明将使用单个介质谐振器，通过控制激励其工作模式实现毫米波频段的单天线双波束辐射，达到高效率、结构简单、平面化易安装等目的。