频控阵雷达是在2006年国际雷达会议上被首次提出的一种新体制雷达,其天线阵列的配置区别于传统相控阵,频控阵天线的各个阵元发射的信号载频具有较小频率偏移,这种频偏的存在使得阵列辐射方向图具有距离依赖的特性,提供了更多的应用前景。例如抑制距离依赖性干扰、二维成像、空间目标检测及定位、保密通信、无线功率传输等。本文从频控阵基本特性出发,重点研究了频控阵的波束形成方法及其阵列优化设计。本文主要工作如下:1、研究了一种频控阵时不变点状波束形成方法。常规线性频偏频控阵形成的空间波束存在耦合效应和时变性,实际应用中不利于能量聚焦和接收机解算。本文以频控阵波束形成理论为基础,分析了频控阵波束特性及参数影响,研究了频控阵空间点波束形成方法,并通过人工蜂群算法对频控阵进行优化设计,再进一步根据时间调制技术概念提出了频控阵时不变点波束形成方法。2、研究了基于频控阵的子阵划分及阵列稀布中的波束形成方法。由于大型阵列天线波束控制能力强、增益高等优点,实际系统中实用的阵列愈发趋向大型化,急剧增加了系统开支。为克服此问题,通常对大型阵列进行子阵化或稀布化处理。本文研究了基于频控阵的子阵波束和稀布波束形成,并分析了频控阵子阵化及稀布化性能。3、研究了一种基于频控阵多载波实现距离角度二维低副瓣的波束形成方法。由于频控阵波束的距离依赖性使得辐射能量在空间扩散,从方向图来看,距离维副瓣偏高,限制了阵列应用范围。本文研究了频控阵加窗处理对副瓣的影响效果,并通过引入多载波结构实现了波束角度维的副瓣抑制,进一步通过随机优化算法实现了频控阵距离角度二维低副瓣波束。