高频地波雷达在军事和民用方面有广泛的应用，高频地波雷达的研究受到了日益的重视，但是其工作频率比较低，相对应的波长比较长，天线的尺寸会比较大，为了保证实际应用中对于信噪比和角度分辨率的需求，按照传统的设计方法，常规阵列的尺寸往往非常大，甚至达到上万平米。因此，对高频地波雷达进行小型化设计具有很重要的意义。经过小型化设计的阵列孔径有限，相应地，阵列方向图的主瓣宽度较宽，按照一般的波束形成方法不能达到传统常规阵列的分辨能力，需要采用超分辨算法进行角度估计。本文对阵列小型化设计的关键技术进行了讨论与分析。首先，介绍了阵列天线基本理论，给出了阵列信号处理的数学模型，介绍了宽带匹配网络设计方法，智能优化算法，超分辨算法等，为后面的讨论奠定了理论基础。当阵列天线的噪声比因子满足一定条件的情况下，保证阵列信号外部噪声占优条件(外部噪声远大于内部噪声)。在同等外部噪声条件下，天线单元的效率e越高，则噪声比因子所能达到的下限就越低，阵列的尺寸就可能越小，所以提高阵列单元的效率对于接受阵列小型化设计具有非常重要的意义。设计天线匹配网络是提高阵列单元的效率的重要方法，对阵列小型化设计具有重要意义。针对高频雷达的工作频率，需要设计宽带匹配网络，采用实频法和遗传算法与粒子群算法相结合的方法，从分利用了智能优化算法的全局搜索能力弥补了实频法的缺点。同时，根据不同频率的匹配需求进行分段设计，结果表明，该方法可以有效的设计出匹配网络，为天线小型化设计打下了基础。相比于一般的接收天线，超方向性天线可以在相同的孔径得到更大的方向性系数，或者用更小的孔径得到相同的方向性系数。应用超方向性接收阵列对于阵列的小型化具有非常重要的意义。同时，为了满足外部噪声占优条件，需要加入噪声比约束条件，并且根据实际需求，对阵列的方向图旁瓣有要求，需要对旁瓣进行控制。选择端射阵列和圆阵作为小型化接收阵列的阵列单元，进行超方向性综合，通过仿真分析，确定了适合作为小型化阵列接收单元的阵列参数。为了满足系统对于角度分辨能力的需求，对常规平面阵的分辨能力进行了讨论，用常规平面阵的分辨能力作为标准，采用超分辨算法利用小型化接收阵列进行角度估计，利用阵列无栅瓣条件确定阵元间距，在不同信噪比下确定阵元数目，可以得到达到同等分辨能力的小型化接收阵列的尺寸，与常规阵列对比发现，阵列的尺寸得到了极大的缩减，证明了阵列小型化设计的有效性。