随着现代无线通信的迅猛发展,现有频段无法满足需求,而毫米波由于波长短、频带宽等优点,越来越受人关注。天线作为射频前端电路的重要组成部分,在采用高介电常数、低介质损耗的低温共烧陶瓷（LTCC）作为介质基板后,能够实现小型化、高性能设计。使用封装天线技术（AiP）在天线下方设置封装腔体,并且在封装腔体内采用3D-MCM集成射频芯片,通过三维层间互连实现射频系统的高集成度设计。本文进行了基于LTCC的毫米波封装阵列天线的设计与研究。首先,结合LTCC多层结构设计一款高辐射效率的圆形喇叭天线,并采用不同辐射缝隙对喇叭天线馈电,探究最佳辐射缝隙结构,并以此为天线单元通过等幅同相馈电网络进行阵列天线设计。其次,基于微带天线理论,在主辐射贴片周围设置寄生辐射贴片以提高天线增益,以此为天线单元进行阵列天线设计,并在天线单元间设置软表面结构以抑制表面波传播、进一步提高增益。最后,选取剖面高度更低的贴片阵列天线,在其下方设计封装层,完成封装阵列天线设计。使用三维电磁仿真软件HFSS分析封装天线各参数对辐射性能的影响,仿真结果显示所设计的基于软表面结构的封装阵列天线,其尺寸为32×29×2.268mm³,在工作频段29.8-31.3GHz内S₁₁参数小于-10dB,在谐振频率31GHz增益为19.8dBi,E、H面的3dB波束宽度均为16°。该封装阵列天线具有高辐射效率、小型化、高增益和窄波束等特点,能够应用于气象卫星、车载雷达、无线传感器等领域。