相控阵雷达作为现代雷达天线的主要发展方向之一，已广泛应用于几乎所有类型的军用雷达系统。某大型相控阵雷达由九块超级子阵分块拼接组成，本文以其中的一子阵为研究对象，对该子阵的保型优化设计进行研究。完成的主要工作如下：1.针对该相控阵雷达天线面板包含大量周期性通孔的结构特点，不利于结构有限元模型的建立，应用均匀化方法，导出了等效弹性模量和泊松比等力学量，从而使天线面板结构分析简化为等厚度的无孔板结构，不仅使计算工作量大为减少，且易于工程应用。2.针对该相控阵天线面板加强筋只能在若干型材中选取的难点，本文提出了一种新的离散变量优化设计模型。该模型中，以最小应变能为目标函数，重量为约束，引入连续化阶梯函数，从而使离散变量优化问题可转化成连续变量优化问题，利用目标函数与约束函数同时对设计变量取中间值进行惩罚，保证了优化解能落在离散值附近。原问题的规模与求解难度，均得到了较为明显的改善。3.将以上方法实际应用于大X波段相控阵雷达天线阵面的保型设计中，取得了较为满意的结果。依本文方法设计的结果，制造了工程样机，满足了型面精度与自重等方面的要求。