船舶雷达对于保障船舶航行安全至关重要,船舶雷达天线要求半功率波束宽度（Half Power Beamwidth,HPBW）窄和旁瓣电平（Side Lobe Level,SLL）低,但二者通常呈现相互制约的关系。波导缝隙天线性能好但成本较高,而成本低的微带天线难以同时实现窄HPBW和低SLL。因此微带结构的高性能船舶雷达天线有待进一步深入研究。论文采用改进人工蜂群算法（Improved Artificial Bee Colony,IABC）和K均值聚类算法相结合的IABC＿Kmeans混合算法设计了X波段低SLL微带阵列天线,并设计了一款近零折射率超材料（Near-zero-index Metamaterials,NZIMs）加载于阵列天线进一步提高增益,改善HPBW。论文主要包括以下内容:（1）介绍了IABC＿Kmeans算法的详细步骤及实现思路,并编程实现,算法有效优化了阵列天线的阵因子方向性图。然后提出了基于IABC＿Kmeans算法的线极化和圆极化微带阵列两款天线。天线工作频率为9.4 GHz,包含32个单元天线,呈2×16阵列排布,两排直线阵的贴片方向相反并将馈电点偏移四分之一波长,以此实现各单元辐射场叠加。此布阵方式可以使两直线阵的贴片间距更小而不受馈电网络的限制,从而大幅减小垂直面SLL,这对于船舶雷达来说可以减小海浪杂波及空中飞行物的干扰。线极化天线增益为20.45 d Bi,水平面HPBW为5.9°,SLL为-32.14 d B;圆极化天线增益为20.31d Bic,水平面HPBW为6.4°,SLL为-27.42 d B,轴比为0.27 d B。实验结果表明,IABC＿Kmeans算法可以有效优化阵列天线的SLL,适合用于天线设计。（2）设计了一款NZIMs覆层并将其加载于天线。将三层7×33 NZIMs阵列加载于两款阵列天线明显提高了增益,减小了垂直面HPBW。加载NZIMs后圆极化天线在9.4GHz处增益为22.5 d Bic,提高了2.2 d B,水平面HPBW为5.8°,SLL为-28.33 d B;垂直面HPBW为30.8°,减小了17.4°,SLL为-34.36 d B;最大辐射方向上交叉极化电平为-34.75 d B,轴比为0.32 d B,天线为右旋圆极化。加载NZIMs后线极化天线测试增益在9.4 GHz处为22.72 d Bi,水平面HPBW为5.8°,SLL为-30.66 d B;垂直面HPBW为31°,SLL为-26.78 d B。实验结果表明,加载NZIMs能够改善天线性能,对于船舶雷达天线具有较高的应用价值。