新体制频控阵雷达与传统的相控阵雷达主要的差别是前者的各阵元采用不同的发射信号载频。这种不同载频之间的频率偏差一般随阵元位置线性递增。频控阵的频率偏移导致其空间传播波束不但与方向角相关,也与距离相关。因此,除了具有相控阵方面的应用,频控阵在抑制干扰、目标识别和射频隐身等方面也具有较大的应用潜力。本文针对频控阵波束方向图的距离依赖特性,系统研究了频控阵雷达阵列优化设计及其目标参数估计方法,并探索研究了基于频控阵的雷达射频隐身方法,主要研究工作和创新点包括：(1)提出了两种分别基于多载波发射和非线性频率偏移的频控阵雷达发射阵列方向图去耦合方法：第一种方法是每个阵元采用多载频发射方式,该方法的优点是可以分别对频控阵方向图的距离维和角度维进行控制,其缺点是硬件实现比较困难；第二种方法是采用非线性递增的频率偏移,以期实现不连续空间波束。同时,针对频控阵波束方向图的时变特性,本文基于第一种频控阵阵列结构提出了一个基于时变加权的时不变发射波束方向图优化算法。针对第二种频控阵阵列结构,本文分别从阵列方向图和目标参数估计方面做了详细的性能比较和分析。(2)研究了频控阵频率偏移误差对阵列方向图的影响：针对频控阵频率偏移可能存在误差的问题,本文分析了频率偏移误差对频控阵波束方向图的影响,给出了确定性频率偏移误差导致的波束方向图偏移关系式,并推导了随机频率偏移误差下的波束方向图误差界。进而,分别假设随机频率偏移误差服从高斯分布和均匀分布,推导了波束方向图在期望位置的均值,方差和概率密度分布函数,并进行了仿真分析。(3)研究了基于频控阵和多输入多输出混合结构的新体制阵列雷达及其目标距离-方位角联合估计的方法：主要研究了频控阵MIMO雷达在抑制距离依赖性干扰方面的应用。仿真结果显示频控阵MIMO雷达在抑制距离相关性干扰方面具有明显优势,其信干噪比性能优于传统的MIMO雷达技术。本文还利用频控阵MIMO雷达波束的距离和角度相关性,研究了基于频控阵MIMO雷达的目标距离和方位角联合估计方法,并推导了其理论克拉美罗界、理论最小均方误差、理论分辨力和理论分辨率界等性能。由于这种二维空间上算法的复杂度比较高,本文还提出了一种具有低复杂度的目标参数估计算法。(4)提出了一种基于CRLB最小化的频控阵发射阵列优化设计方法。为了提高频控阵估计目标参数的性能,本文提出了一种基于CRLB最小化的频控阵MIMO雷达发射阵列优化设计方法。该方法将频控阵分为多个子阵列,从而将MIMO雷达的灵活度和频控阵的定向性有效结合。同时,建立了基于CRLB最小化的约束优化问题,进而再转化成凸优化问题来求解。仿真结果表明,这种优化设计方法能够有效提高频控阵MIMO雷达对目标参数的估计性能。(5)提出了一种基于频控阵的低截获认知雷达目标探测方法。借鉴认知雷达的思想,该方法的处理步骤为：第一步,频控阵MIMO雷达接收机对目标参数进行初步估计；第二步根据目标处能量最小化和接收机能量最大化进行加权向量优化,其中第二步综合应用了凸优化和二分法技术,并利用秩约束算法求得其加权向量。仿真结果显示,与随机近似算法相比这种算法在检测性能上有大幅度提高,即该方法可以有效降低雷达被截获的概率。