如今车载毫米波雷达在安全驾驶辅助系统中作为重要的传感器被广泛应用。车载毫米波雷达主要采用调频连续波(FMCW)的工作方式,通过对回波差拍信号进行信号处理来计算目标车辆的速度、距离和角度等信息。车载毫米波雷达天线是雷达收发电磁波链路中最关键的部分,为了使安装在复杂狭窄环境中的车载毫米波雷达具有较远距离探测的能力,天线系统设计往往需要小型化、高增益、低副瓣以及高隔离度,这对车载毫米波雷达天线系统设计提出了很高的要求和挑战。因此本文聚焦于工程应用中的切实问题:1、如何实现车载毫米波雷达天线系统小型化设计;2、如何改善收发天线之间耦合所导致车载毫米波雷达探测距离降低的问题;3、如何提高车载毫米波雷达测角精度的问题。基于此,本文对这些问题展开如下的研究内容:首先,通过研究直线阵列天线综合设计方法,完成设计两款工作在24～24.25GHz频段、增益不低于14dB和副瓣电平小于-18dB的阵列天线。其中一款天线采用梳形天线设计,具有更短的馈电长度,由此设计的一发两收小型化车载毫米波雷达天线口径面仅为50mm × 45mm。其次,通过研究电磁带隙周期结构和虚拟天线两种技术方法,来改善一发两收小型化车载毫米波雷达收发天线隔离度,实现收发天线隔离度大于45dB。电磁带隙周期单元采用耶路撒冷交叉槽结构,通过悬置微带线方法分析周期结构的带隙特性。虚拟天线采用与收发天线一样的外形结构,通过微波网络方法分析收发天线之间的互耦关系,利用优化算法计算虚拟天线最佳放置位置和终端负载。再者,通过介绍单基线和双基线干涉仪比相测角方法以及数字波束形成(DBF)比幅测角方法,来对车载毫米波雷达高精度测角方法进行研究。双基线干涉仪测角方法能改善单基线方法中存在的相位模糊问题,并通过增加基线长度提高单基线方法测角精度。基于数字波束形成的测角法通过对回波信号进行数字信号处理产生多个不同指向的数字波束,并采用三波束抛物线方法对目标信号幅度进行比较从而获得回波角度。相比于干涉仪测角方法,数字波束形成比幅测角法具有更高的测角精度。最后作为拓展研究,针对77GHz车载毫米波雷达前向防撞特定应用场景,提出一种基于遗传算法和渐进空间映射算法混合算法的多视场角方向图综合方法。多视场角方向图能够实现单通道发射天线根据不同探测距离具有不同的探测视场角的需求,相比于目前采用多天线组合的方法,具有更低的硬件成本。通过综合设计一个多视场角方向图阵列天线为例,详细介绍综合方法的仿真计算过程,为实际工程设计提供参考。