共形天线可以与载体表面契合,降低天线对于气动外形的影响,同时增大空域覆盖范围,在电子对抗、防空反导和气象监测等领域具有独特的优势和广泛的应用前景。而具有极化捷变能力和精确极化测量能力的共形相控阵雷达系统,能够接收并且充分利用目标散射信号中完备的极化信息,提高雷达的性能。本文首先对全极化共形相控阵的研究背景、研究现状进行了详细介绍,而后基于天线极化的基本概念和阵列天线的方向图函数,建立起全极化共形相控阵的辐射场方向图数学模型,作为极化控制与方向图综合实验的基础。此外,在考虑阵元间互耦的情况下,对互耦系数矩阵进行提取,并将其应用于阵元激励系数的互耦校正。在上述极化方向图分析模型的研究基础上,采用多目标优化方法的思想进行方向图综合,从而提出了基于凸优化算法的多目标方向图综合方法,并且结合天线方向图综合中不同的优化目标,对凸优化问题进行分类,同时也给出了凸优化方法在天线方向图综合中的步骤和求解方法。基于全极化共形相控阵的数学模型和多目标综合优化算法,建立起全极化共形相控阵的电磁仿真模型。设计了采用差分馈电的双层微带天线,实现了天线的高隔离度和高极化纯度,同时进行紧凑型的改进,使其更加适合于共形阵列的构型设计。设计仿真了全极化柱面共形子阵和基于该子阵的柱面阵列,并且进行了低副瓣扫描方向图的综合实验,通过采用有源方向图代替孤立方向图的策略,使阵列的分析与综合考虑了阵元间的互耦影响。最后进行了全极化球面共形相控阵和全极化多面网格球顶共形阵列的设计与仿真。完成了全极化球面共形相控阵的构型设计和有效激励区计算,作为方向图综合的基础;同样基于有效激励区,对多面网格球顶共形阵列进行划分,归纳出典型的子阵组合形式,从而提高方向图综合的效率。