目前,无线通信技术发展迅速,具有多波束辐射、全方位面波束覆盖等高性能的共形阵列天线系统得到越来越多研究者的青睐。本文结合共形阵列天线技术和波束赋形技术,实现水平和垂直维度的多波束覆盖,即两个正交空间维度的3D MIMO波束覆盖,提高通信系统的容量等。针对全方位面多波束覆盖、共形阵的互耦问题,进行了宽带高增益圆极化天线单元的研究、圆柱共形阵列天线的布阵设计、互耦分析、波束赋形、多路不等功分器的设计等,主要的研究内容及成果如下:1.设计了三种C波段宽带高增益圆极化天线单元。第一种天线利用宽缝耦合的馈电方式,采用切角的贴片实现天线的圆极化,天线的阻抗带宽达32%,轴比带宽达到20%,带内增益大于8.5 dB。而另外两种天线均采用了双Y型缝隙结构,其中的一种天线,阻抗带宽达32%,3dB轴比带宽达20.8%,带内增益约为9dB,且该天线尺寸缩减42.5%;另外的一种天线是在双Y型缝隙的基础上改进,实现超宽带特性,获得了71.0%的阻抗带宽和49.8%的轴比带宽。三种天线均添加金属反射板,实现定向辐射与高增益特性。2.研究了柱面共形阵的布阵形式,通过子阵可重构技术,用12个子阵实现了全方位面的多波束扫描覆盖;推导了共形阵的远场方向图表达式。根据欧拉旋转变换,研究了圆柱共形阵的全局坐标与阵元局部坐标的转换关系。3.研究了共形阵的互耦问题。先采用自由激励的散射法推导了阵列单元之间的互耦系数矩阵,并给出了矩阵的计算公式。再根据有源方向图理论,分析阵列互耦对方向图的影响。4.研究了共形阵列波束赋形技术。详细介绍了共形阵列波束赋形的主要内容,包括核心算法TPA(团队进步算法)、阴影区域计算和波束成形。在标准的团队进步算法TPA的基础上提出了自适应因子,使得TPA算法在运行后期能更好地寻找到最优值,并改进其成员的进步策略,得到了自适应团队进步算法(A-TPA)。然后对所设计的柱面共形阵列天线子阵方向图进行综合。5.基于T型枝节技术,研究设计了具有大功分比的多路不等功分器。对柱面共形阵天线进行实物加工。利用所设计的多路不等功分器作为馈电网络,在微波暗室中完成柱面子阵方向图进行测试,测试结果表明子阵仿真方向图与子阵的测试方向图吻合良好,不仅证明了波束形成算法的合理性,还验证了多路不等功分器设计的有效性。