无线传感器网络(Wireless Sensor Networks，WSN)是一种由传感器节点自行组织起来的网络。它们收集周围环境中的相关信息，并将数据传送给远端的用户。但是，有些情况下用户距离无线传感器网络非常遥远，这使得依靠单个节点难以提供足够的发射功率满足这种远距离通信。本论文通过将无线传感器网络与天线阵波束合成技术相结合来研究解决这个问题。 与以往相关研究中节点选用各向同性天线的情况不同，本论文中节点选用定向天线来进行波束合成，以期获得更大的阵列天线增益。第三章中综合考虑了天线轴偏移、节点失效和节点位置误差三种因素，仿真分析了它们对合成波束方向图造成的影响。 针对节点相位和辐射功率调整的研究位于本论文第四章。通过采用分区调整方法，在保持合成波束方向图主瓣特性的基础上，可以有效地降低旁瓣电平。另外，对传统直线阵中的道尔夫一切比雪夫优化的研究表明，将其应用于本论文中的面天线阵，可以以牺牲一定主瓣增益为代价，对旁瓣电平做进一步的削弱。 第五章是关于WSN天线阵的一些扩展应用。为增大网络的覆盖面积，可以在一定范围内对节点间距进行扩展，经研究发现，节点间距的扩展范围与所选用天线的波瓣特性有一定的相对约束关系。另外，适当地引入一些临近节点参与波束合成，可以有效地增大合成波束主瓣的增益。 本论文通过对传感器节点影响因素、调整优化工作以及WSN天线阵扩展的研究，为无线传感器网络天线阵用以实现远距离通信提供了一套相关方法。该项应用如何同具体的WSN物理层相结合，解决分布式馈电网络设计等问题，还有待进一步的研究。