本发明公开了一种空气基片集成波导喇叭馈电的毫米波天线阵列，包括基于空气基片集成波导的H面喇叭馈电网络和毫米波平面偶极子天线单元，H面喇叭馈电网络包括三层介质基片，中间层介质基片上设置有贯穿第三金属层、第二介质层和第四金属层的金属化通孔，中间层介质基片挖空形成空气填充结构，空气填充结构内设置有若干金属通孔阵列用于形成H面喇叭馈电网络的输出端口，毫米波平面偶极子天线单元连接着H面喇叭馈电网络的输出端口。本发明通过在空气基片集成波导H面喇叭中引入金属通孔阵列和移相结构，可同时实现高辐射效率和高口径效率，解决了现有天线阵列口径效率和辐射效率低的问题，适用于毫米波无线通信应用。