本发明公开了一种毫米波全向透镜天线，包括馈电结构、透镜结构，所述馈电结构采用双锥天线结构，包括按一定Z向间隙同轴设置的两阶梯型圆金属板，所述两阶梯型圆金属板的中心设置有同轴的小孔，所述小孔内插入有进行馈电的探针；两个阶梯型圆金属板的相对面上下对称地由中心向边缘方向设置有使两阶梯型圆金属板的间隙递增的环形阶梯，位于下方的阶梯型圆金属板中心还设置有连通所述两阶梯型圆金属板间隙的同轴孔，所述同轴孔内设置有连接所述探针的SMK接头；所述透镜结构包括横截面为半圆形或半椭圆形的环形透镜、位于环形透镜和馈电结构之间的环形介质延伸层。本发明通过透镜结构与双锥天线结构相结合实现了一种高增益宽带的全向透镜天线。