近些年来,随着社会经济的发展,人民的生活水平不断提升,对汽车的需求日益增多,具备高性能的车载雷达系统和交通监控雷达系统具有非常重要的现实意义和应用前景。毫米波雷达天线也成为了一个热门的研究课题,面临着诸如增益低,频带窄,尺寸大,成本高等挑战。本文围绕着宽带毫米波车载雷达天线阵列开展了深入研究,主要研究工作和成果如下:首先,基于基片集成波导的等效电路法和Elliott方程,设计了一种工作在76～81GHz的十二单元中心馈电SIW缝隙阵列天线,运用机器学习方法建立代理模型,结合差分进化算法和HFSS,将天线阵列在76～81GHz内俯仰面的最大副瓣电平优化至-21dB以下,设计了SIW-WR10转接结构用于天线的波导测试法中,测试结果表明,天线阵列在中心频率79GHz处增益为9.9dBi,E面副瓣电平为-19.3dB。接着设计了两种不同结构的SIW到微带的转接结构,来实现多层线路板中的垂直传输。仿真结果表明,两种结构在中心频率79GHz的插入损耗分别为1.5dB和1.23dB,天线在多层板的环境下的工作带宽覆盖76～81GHz,在频带内增益大于10dBi,副瓣低于-18.4dB。为了提高增益和方向图一致性,设计了十六单元SIW缝隙阵列天线,运用加了目标阈值的机器学习优化方法对天线进行多目标优化,在增益的约束下,将天线阵列在76～81GHz频带内俯仰面的最大副瓣电平优化至-20dB以下。天线阵列在中心频率79GHz处增益为14.6dBi,方向图满足毫米波车载雷达的指标要求。该方法可以在搜索最优值的同时避免单个目标过度优化,结果更加准确,更加适用于宽带毫米波车载雷达天线设计。最后,将邻近耦合馈电方式的带宽优势引入串馈微带阵列,基于贴片单元宽度渐变法,设计了一种工作在76～81GHz的12元串联邻近耦合馈电微带贴片阵列天线,在传输线的特定位置并联开路枝节来调节匹配,并运用了利用机器学习的增加目标阈值和特征维度的多目标优化方法,结合电磁全波仿真软件HFSS,将天线阵列在76～81GHz频带内俯仰面的最大副瓣电平优化至-17.7dB以下。这种串联邻近耦合馈电的微带阵列天线可以显著提高宽带性能,而不会增加其复杂性,尺寸和成本。为便于测试设计了适用于薄介质基板的微带—鳍线—WR12转接结构和金属波导结构件。测试结果表明天线阵列在77GHz处增益为12.1dBi。