随着无线移动通信技术的迅速发展,国内外对于毫米波雷达的研究越来越多。由于毫米波雷达具备高分辨率和不易受天气影响的优势,逐渐地被应用于越来越多的场景中。天线作为毫米波雷达系统中的重要组成部分,对整个系统的性能影响很大,其形式和复杂度也在很大程度上影响到整个毫米波雷达系统的成本。因而针对不同的毫米波雷达应用场景来设计合适的天线是十分重要的,本文即以此出发进行毫米波雷达天线阵列的研究和设计,主要工作如下:针对毫米波雷达远距离探测的应用场景,采用低成本、易集成的微带天线形式,设计了高增益窄波束的天线阵列。通过对微带天线的基本原理进行研究,设计了矩形微带天线单元并组成1×16元线阵,并采用切比雪夫综合法对副瓣电平进行优化。仿真得到1×16元线阵的最大增益为17.0d B,副瓣电平为-16.6d B。为进一步提高增益,采用串并馈结合的方式设计了4×16元等幅天线阵列,降低了天线整体的复杂度,阵列增益为23.3d B,E面副瓣电平为-20.1d B。研究了微带线的辐射原理以及梳状天线阵列的设计方法,设计了全波布阵的梳状天线阵列。在此基础上通过采用中心馈电的半波长布阵方案,使天线阵列的增益和副瓣电平指标均有所提升,同时整体结构更为紧凑,改善了传统微带天线阵列需求安装平台空间较大的问题。设计的8×10元梳状天线阵列增益为22.6d B,E面副瓣电平为-18.5d B。同时,本文针对毫米波雷达近距离高精度的应用场景,设计了宽频段的1×9元梳状天线阵列,通过采用多个不同阻抗的辐射元,使天线带宽达到70-85GHz,大大提升了毫米波雷达的分辨率。针对毫米波雷达中距离宽角度的应用场景,采用新型的间隙波导结构,设计了4×4阶的Butler矩阵和1×8元缝隙天线阵列。然后研制了4×8元的多波束天线阵列,天线阵列能够切换四个波束,覆盖±45°的角度范围。由于整体均采用间隙波导结构,损耗较低,同时对加工精度要求不高,从性能和可加工性上均能满足实际应用的需求。最后,本文还设计了一种板载雷达天线的整体方向图测试方法,并在微波暗室中对本文设计的矩形微带天线阵列性能进行测试,实测结果与仿真吻合,表明该天线能够满足应用场景的需求。