在现代雷达系统中，天线阵列作为信号的接收与发射端，在整个系统中扮演着十分重要的角色。但考虑到系统成本、信号处理复杂度等因素的影响，在很多场合需要对天线阵列各个阵元位置进行优化，在减少阵元数目的同时获得较低的峰值旁瓣电平及较理想的旁瓣电平分布。然而天线阵列阵元位置优化属于一个多变量的非线性优化问题，处理起来非常困难，尤其对于大型的相控阵而言，目前可以利用的处理方法还十分有限。本文通过对天线阵列阵元位置优化问题的研究，得到了一些有意义的研究结果并提出了一些快速而有效的优化算法。研究了直线阵、圆口径阵、阿基米德螺线阵，对方向图的表达式进行合理的变形，以此来提高计算机仿真速度；对同心圆环阵的贝塞尔函数表达形式进行了详细的推导，给出了一定误差内方向图的有限项贝塞尔函数关系式；对圆口径平面阵的Taylor加权函数进行了推导。利用FIR滤波器单位冲击的频域表达式推导了系统具有线性相位应满足的条件，并将其与直线阵的方向图表达式联系起来，通过类比给出了均匀加权直线阵阵元位置排布需要满足的条件，并给出了均匀加权直线阵等效为加权直线阵应满足的关系式；对于圆口径平面阵，提出了加权面密度的概念，并利用优化阵的加权面密度与参考阵进行等效，得到了较低的峰值旁瓣电平和较好的旁瓣分布，这种方法对按照栅格排列的圆口径平面阵和同心圆环阵都适用。因其具有快速而有效的优化作用，非常适合对大型阵列的阵元位置排布进行优化。对中小规模的阵列，提出了基于区域的组合优化方法，并对阿基米德螺线阵、同心圆环阵进行了优化，仿真结果表明该方法寻优时间短，优化效果显著。