毫米波具备大带宽、窄波束、器件易小型化等优异特性,同时波导缝隙阵列天线特点为空间结构紧凑、功率容量大、口径效率高。因此从技术与市场潜力角度出发,研发宽频带、高增益、易加工的毫米波波导缝隙阵列天线具有重要意义。本文主要研究毫米波波导缝隙阵列天线的宽频带高增益设计,并探索重量轻、易加工的毫米波波导缝隙阵列天线新结构。首先介绍了波导缝隙阵列天线设计的基本原理,主要介绍了矩形波导的概要及其传输特点,波导缝隙的辐射机理,缝隙单元的种类及等效物理模型,波导缝隙阵列常见种类和结构以及针对波导缝隙阵列的宽带设计方法。然后,给出了 Q波段下的20×20元波导缝隙阵列天线实现宽带设计的具体过程。该宽带设计采用驻波激励,通过馈电网络将大阵拆分为子阵,并将“超载”技术运用于子阵设计中,使得辐射、耦合子阵有相似的双谐振匹配特性,天线匹配带宽得到大幅改善。设计得到的20×20元阵列天线S11<-12 dB阻抗匹配带宽为8.46%,口径效率高于70%的带宽8.21%,并呈现良好的辐射特性。而后在E波段下完成了具有解耦结构的16×16元波导缝隙阵列的宽带设计,该设计在上章提及的设计思路基础上,考虑到了互耦对天线带宽的影响,在辐射部分上方增设独立式空气腔体结构减弱耦合效应,进一步对宽带设计思路进行补充。16×16元子阵S11<-10 dB匹配带宽为14.01%,口径效率高于80%的带宽为12.73%,与之前相关工作相比大幅改善了天线带宽。最后在分析了目前波导缝隙阵列天线的加工工艺后,结合3D打印加工工艺的优势与特点,设计了一款工作在V波段16×16元基于空气杆壁波导的阵列天线。采用位于空气中的金属杆壁结构对传统金属波导壁模型进行模块化等效替换,并对各部分结构进行局部适应性调整,设计得到的16×16元阵列天线VSWR<1.5匹配带宽为11.72%,完成了该结构的设计可行性验证,为获得重量轻、易加工的毫米波波导缝隙阵列天线提供了新思路。