随着汽车行业与人工智能技术的快速发展,安全、可靠的驾驶体验正越来越成为人们衡量汽车综合性能的重要标准。毫米波雷达作为一种高性能、受环境影响小的传感器被广泛使用在辅助驾驶系统中,天线作为雷达最前端部分,是系统能否实现远距离、高精度探测的关键。近年来,网格天线以其高增益、低剖面、低交叉极化等特点受到研究者们的广泛关注。为了满足毫米波汽车雷达对天线增益、尺寸和带宽等性能的要求,本文基于网格天线辐射结构,开展了79 GHz毫米波汽车雷达集成天线的设计研究。论文主要内容包括:1.首先对国内外毫米波汽车雷达天线研究进行了总结。其次介绍了汽车雷达分类,重点介绍了调频连续波雷达测距测、速测、测角原理和MIMO天线通过合成虚拟阵列提高天线孔径的原理。然后对比了目前主流厂商汽车雷达收发芯片的解决方案,在此基础上选用加特兰CAL77A4T8R作为后续设计参考的芯片。最后探究了网格天线的辐射原理,利用等效磁流的方法对网格天线进行了分析,通过计算与拟合辐射边与非辐射边等效磁流对天线远场贡献得到了网格天线E面、H面方向图,与软件仿真结果基本一致。2.提出了一种弯曲弧线形小型化宽带网格天线结构。通过将网格天线的非辐射边进行弯曲处理并将辐射体由传统的直线形替换成椭圆形,实现了网格天线尺寸缩减与带宽拓宽,解决了网格天线由于单元尺寸较大组阵时容易出现栅瓣和带宽不能完全覆盖79 GHz毫米波汽车雷达工作频段的问题。3.基于加特兰CAL77A4T8R芯片和本文提出的小型化宽带网格天线结构,提出了一套汽车雷达天线解决方案,包括芯片与天线低损耗互连结构设计和天线阵面设计。天线阵面包含8×6多视场发射阵列天线、加载寄生单元的3×6发射阵列天线和8×6接收阵列天线,其中8×6接收阵列可以与3×6发射阵列天线组成3发8收MIMO阵列天线。在8×6多视场阵列天线设计中,基于波束赋形理论设计了1分16功分移相馈电网络,使单链路馈电的雷达系统能同时对三种距离范围的目标进行无盲点探测,降低了对芯片链路数目的需求和信号处理的难度。3发8收MIMO阵列利用合成的虚拟阵列拓展了天线孔径,有助于提高雷达角分辨率,使雷达同时具有方位面与俯仰面探测功能。同时,在MIMO阵列天线设计中,一方面,通过在发射天线两侧安放寄生单元,提高了波束宽度;另一方面,通过将平面电磁带隙结构布置在收发阵列之间,提高了收发阵列间的隔离度。