本发明公开一种双极化操作的毫米波天线，包括多层基板、第一圆盘、第二圆盘、第一圆弧、第二圆弧、第三圆盘、接地面、第一馈线及第二馈线。第一圆盘在第一层，第一馈入端与第二馈入端与第一圆心的距离相同，第一馈入端与第二馈入端的夹角等于90度。第二圆盘在第二层且位于第一圆盘的正下方，小于第一圆盘。第一圆弧在第二层位于第二圆盘之外。第二圆弧相同于第一圆弧。第一、二圆弧的第二端彼此靠近。第三圆盘在第三层，位于第二圆盘的正下方，大于第一圆盘。导体柱连接三个圆盘的圆心。接地面在第四层。第一、二馈线分别利用贯孔越过接地面与第三圆盘，且连接第一、二圆弧的第一端以连接第一、二馈入端。本发明可提高上述双馈入之间的隔离度。