近年来,随着人工智能和汽车自动驾驶技术的蓬勃发展,毫米波汽车雷达作为自动驾驶系统的重要组成部分逐渐成为工业与科研领域的研究热点。为了满足汽车毫米波雷达系统对于天线增益、带宽、副瓣电平以及极化方式等性能需求,本文基于低温共烧陶瓷技术和基片集成波导技术对77 GHz汽车雷达毫米波阵列天线展开研究,具体工作如下:为了满足汽车雷达对天线高增益和低副瓣的需求,提出了一种高次模基片集成腔体辐射结构,该谐振腔工作于TM₂₁₁模式,并分析了高次模口径面场对辐射方向图的影响,为了解决高次模辐射方向图分瓣的问题,在基片集成腔表面添加寄生贴片,调整腔体口面的电磁场分布,实现了高次模的口径面高增益法向辐射;其次,对基片集成波导T型不等分功分器展开研究,通过调节T形结处的通孔,补偿了不等公分结构导致的相位差;然后采用切比雪夫天线综合法降低天线副瓣电平,利用所设计的相位平衡的T型不等功分器级联组成1分64单元的低副瓣馈电网络;最终设计出一款8×8单元的高增益低副瓣高次模基片集成腔阵列天线,实现了E面和H面辐射方向图的低副瓣特性。此外,为了天线的实物测试,还对矩形波导与基片集成波导的转接结构进行了研究。针对汽车雷达的双极化应用,在所提出的高次模基片集成腔辐射结构的基础上,通过十字缝隙对基片集成腔进行耦合馈电,在腔内产生TM₂₁₁和TM₁₂₁两个谐振模式,产生X和Y方向的双极化辐射;然后对双极化阵列天线的馈电网络展开设计研究,为了避免T型功分器横缝馈电两输出端口的相位差,设计了一种双层基片集成波导结构的宽带相位平衡功分器,并结合T型功分器设计了两个1分16单元阵列天线馈电网络,本文所提出的正交缝隙耦合馈电提高了天线的交叉极化,同时三层馈电网络改善了双极化天线的端口隔离度;最终结合双极化天线单元与双极化馈电网络设计出一款4×4单元高增益双极化基片集成腔阵列天线。