高频地波雷达(HFSWR)因其在军事、民用方面的优良特性,高频地波雷达的研制日益受到重视,但由于其工作频率有限(3~30MHz),相应的波长很长,为保障系统信噪比,角度分辨力等技术指标的要求,传统接收阵列的尺寸往往上万平方米,这在工程实践中会带来一系列问题和麻烦。因此,亟需开展高频雷达小型化阵列天线的研究工作。由于小型化阵列孔径有限,主瓣较宽,通过常规的波束形成方法不能达到系统要求的分辨力,因此须采用超分辨算法进行信号方位估计。本文基于小型化阵列进行了超分辨算法的研究。论文首先介绍了阵列信号处理的基本理论和阵列天线的基本原理,选取圆阵进行了方向图特性分析,然后分别介绍了MUSIC算法和ESPRIT算法两种超分辨算法进行信号方位估计的数学原理。采用超方向性阵列天线对阵列的小型化设计具有重要的意义,结合超方型阵列天线在高频段应用条件和圆阵的优良特性,论文采用一种超方向性阵列的综合方法设计了超方向性圆阵列,该综合方法以最大化阵列方向性系数为目标,通过对噪声比因子的约束保证了外部噪声占优的条件,从而使得系统的信噪比只与阵列的方向性系数成正比,并通过迭代控制了方向图旁瓣,实现了方向性系数最优化。通过利用该阵列综合方法,基于奇数元圆阵的优良特性,综合考虑确定采用半径3m的5元超方向性圆阵作为小型化接收阵列子阵。为满足系统角度分辨能力的要求,利用前面分析得到的超方向性圆阵按等距线阵形式排列进行超分辨算法研究,首先分析组合后的阵列利用MUSIC和ESPRIT算法方位进行估计的可行性。然后基于常规平面阵的角度分辨力,分析上述的小型阵列达到常规阵相同的分辨能力所需要的阵元数目,并分析了两种算法进行方位估计的统计性能,实现了阵列尺寸极大缩减上的运用超分辨算法进行方位估计的目的。