无线电波在通信网络,广播,目标探测,导航等领域有广泛的应用,而无线电波的接收与发射,依靠天线来完成。单一天线的方向性是有限的,而实际所需的天线工作情况,往往需要该天线有高增益、高方向性及低副瓣的特征,有时还需改变天线的波束指向进行扫描,此时,需要用到天线阵列来完成单天线无法达到的性能指标。本文以天线阵列为研究背景开展了对其波束形成及内校准中的相关问题的研究,本文详细介绍了阵列波束形成优化方法、阵列互耦校准方法和内校准方法,总结已有方法的优缺点,在此基础上提出了新的适应值函数和新的内校准方法,并再此基础上进行验证。论文的主要工作可分为以下几个方面:1.列举并分析天线阵列的波束形成优化方法的过程,针对多目标多参数阵列方向图优化,分析了各优化方法差异点,实现了使用优化算法对天线阵列进行优化。2.在分析了原有波束形成的优化方法的基础上,针对有多个明确目标要求的情况,从适应值函数着手,提出了一种分段连续的适应值函数,对其进行理论分析并将其应用与优化算法中,在此基础上进行验证并与原算法进行比较,实现了对算法收敛速度的明显提升,以及对早熟现象的抑制。3.介绍校准方法,分析噪声来源及噪声对天线方向图形成的影响,通过伯努利实验及数学验证噪声对方向图影响的上限,为阵列设计提供依据。4.基于FFT内校准方法,分析FFT内校准模型,并将hadamard矩阵应用于内校准中,该方法利用hadamard矩阵打破了FFT方法内校准中对于校准单元个数的限制,进一步完善了该套内校准方法。同时对其校准精度进行深度探究。5.基于MCM方法,提出一种用于天线阵列的接收发射通道同时校准方法,对天线的阵面分析较为完备,提高了校准精度,并将通道函数分为了发射通道函数和接收通道函数,不仅将天线系统做了进一步分解,更使得该方法可以对发射通道和接收通道同时进行校准。分析该方法的校准精度及误差来源。6.对相控阵天线的阵面和馈电网络进行设计,并对天线和馈电网络进行仿真设计和实物加工测试。