在高速公路自动收费系统中，因为对车辆检测的精确度不足，会出现相邻车道车辆或者同一车道前后车辆的误测误判问题。利用高增益、窄波束的波束扫描天线可以提高检测精度，解决车辆误测误判问题。微带阵列天线以其低成本、易设计、易加工等优点在微波和毫米波通信领域中得到了广泛的应用。本文利用K波段微带相控阵天线，实现高精度和低成本的车道车辆检测功能，具有良好的工程应用前景。主要工作概括为：（1）研究了K波段微带阵列天线的馈电网络。对传统的并联馈电网络和串联馈电网络进行了建模、仿真和分析，发现在K波段并联馈电网络结构复杂且较长的微带线引起较高的插入损耗；串联馈电网络带宽较窄且功率分配沿传输方向衰减引起波束指向偏移等问题。在此基础上，提出并设计了一种串联/并联混合馈电网络结构，利用反相功分器对串联馈电的两组线阵进行并联馈电，解决了阵列天线馈电幅度不均衡问题并改善了馈电网络的插入损耗。（2）设计了K波段微带相控阵天线。首先，设计了工作频率为24GHz的微带单元天线，考察了天线在阵中的各项电性能。其次，利用上述单元天线和串联/并联混合馈电网络组建1×16单元直线阵，之后利用8副1×16单元直线阵组建了8×16单元平面阵，具有8个独立的馈电端口。通过对8个独立馈电端口的馈电相位控制实现了H面波束扫描。仿真结果显示，该阵列天线H面扫描角度达到±20°，增益大于27.5dBi，E面和H面波束宽度分别为4.4°-4.5°和8.3°-8.8°，满足设计要求。此外，论文还讨论了该天线的实现方案。