阵列天线在通信、天文、测向等多个领域均有着广泛的应用。波束形成技术主要是按照预定的要求自适应实现或切换实现对阵列方向图的特定要求，是阵列信号处理的核心技术。而阵列方向图综合是波束形成方法的基础。阵列方向图综合是指按照需求的方向图特性，通过对幅相权值、阵元数目及阵元位置的调整优化，使最终生成的阵列方向图能达到较理想的预期性能。本文主要研究圆阵方向图综合优化和阿基米德螺线阵列的稀布优化问题。首先结合实际要求，针对均匀圆阵，提出了一种基于有向阵元的最优宽带圆阵波束形成方法。在阵列的理论研究中，大多数都是假定阵元是全向的，而实际中经常使用喇叭天线、微带天线等有向天线。因为有向天线阵元可以有效的将辐射能量辐射到圆阵外，从而避免圆阵内的辐射能量消耗。基于此，本文结合最小二乘准则综合、枚举法等提出了一种适用于通信中的有向阵元圆阵的宽带波束形成方法。仿真验证了该方法的有效性。该方法仅使用一组权值就可以在宽带信号内的各个频率点上形成近似一致的波束形状，且对宽带干扰有很好的抑制效果。相比于频率切片法，算法的运算量很小。同时论文分析了有向圆阵的幅相量化误差对阵列方向图的影响，并给出了有向圆阵量化误差的一般模型。对于几种常见的有向阵元辐射函数，推导出了相应的量化误差引起的相对平均旁瓣电平的表达式。最后，论文研究了阿基米德螺线阵列的稀布优化问题。阿基米德螺线阵列可以看作是同心圆环阵列的连续过渡形式，在宽带性能方面有着特出的优点，为此本文以尽可能低的旁瓣电平作为优化目标，给出了阿基米德螺线阵列的稀布优化模型。随后通过对基本遗传算法进行改进从而得到了较好的结果。基于对称性思想，又研究了沿多支阿基米德螺线布阵时的稀布优化，得到了更好地优化效果。