相控阵天线因可通过T/R馈电系统来控制阵元的激励,以快速改变辐射波束的指向,并进行波束赋形而广泛地应用于军事雷达、卫星通信、空中交管等各领域。但由于现代相控阵天线的规模越来越大、阵列结构越来越复杂,长期地处于户外全天候工作环境,易受到自然天气以及其它电磁辐射等造成的干扰,工作一段时间后,相控阵天线极易出现个别或部分阵元失效的情况。因此,快速诊断出失效阵元位置,并在不能实现失效阵元替换或维修的情况下,对剩余阵元激励进行优化补偿就显得极为重要。本文主要研究工作如下:(1)分析了不同的失效率、不同的失效模式对泰勒、道尔夫-切比雪夫直线阵列、切比雪夫平面阵及球面阵列的方向图特性及波束影响。仿真结果表明,方向图的峰值旁瓣电平随着失效率的增加而升高,而主瓣宽度变化不大;越靠近阵列中心的阵元失效,其峰值旁瓣电平上升越明显。(2)对失效阵元位置诊断时,将全阵列与失效后的阵列方向图函数相减,使其满足压缩感知理论的要求,从而实现了使用不超过阵元个数的远场数据,来重构失效阵元的激励,快速诊断失效阵元的位置。在恢复失效阵元激励时,选取适当的?和?作为两步迭代收缩(TwIST)算法的迭代参数,并将此算法与经典的稀疏信号重构算法OMP算法、SAMP算法及CVX工具包进行对比。为模拟实际采样数据的场景,在诊断仿真中加入高斯噪声。通过多次的独立重复实验,使用这些算法对存在失效阵元的直线、平面及球面阵列天线进行诊断,分析不同失效率、采样点数、信噪比,对诊断准确率的影响。(3)将用于综合阵列天线方向图的交替投影算法应用到对剩余未失效阵元激励的优化补偿中。在峰均比不超过原始激励峰均比的情况下,在交替投影算法的目标方向图中加入主瓣宽度约束,实现了使用两倍于阵元数的远场采样数据对失效后阵列的峰值旁瓣电平进行优化。在优化模型中,加入高斯噪声模拟远场采样的数据。仿真时,首先,在已知失效阵元位置的先验条件下,使用此算法进行优化仿真,表明其有效性。最后,使用TwIST算法诊断出失效阵元位置,并根据此诊断结果,使用交替投影算法进行失效后阵列的优化,通过仿真实验,实现了对存在失效单元的阵列进行诊断与优化一体化的操作。