相控阵雷达系统可以根据战术需要，在指定空域内灵活改变辐射波束的形状和指向，对多达数百的目标进行搜索、跟踪和识别，从而在大量军事平台上得到了应用。随着隐身技术的快速发展，载体的雷达截面(RCS)已能得到较好的控制，使得阵列天线的RCS成为制约整个军事平台电磁隐身性能的瓶颈。对大型相控阵天线进行隐身设计需要平衡多种矛盾，其核心是对阵列的辐射和散射特性进行折衷，该设计必须依赖强有力的阵列辐射和散射计算方法。因此，对阵列天线的辐射和散射进行机理分析、计算和控制的研究具有较高的理论价值和军事意义。本论文密切结合“十一五”国防科技重点预研项目研究了阵列天线辐射和散射的分析与控制方法，所取得的成果可概括为：1.研究了遗传算法和粒子群优化算法的基本原理及其在阵列天线辐射方向图综合中的应用，提出了以简化优化模型本身为指导思想的优化算法改进策略，可以减小任何用于解决该问题的优化算法的计算量和运行时间，并获得比以往改进算法本身的工作更佳的优化结果。2.针对受当前PC计算资源所限造成的大型阵列辐射计算难题，研究了基于子阵思想的快速计算方法，给出了其相关理论和详细公式推导过程，该方法能精确考虑单元间互耦的影响。文中进一步将该计算方法用来评估优化算法的适应度函数，从而对阵列天线辐射波束的形状和指向进行精确控制。3.在阵列散射乘积法的基础上，将子阵思想拓展至阵列散射场的计算，在精确考虑互耦的前提下大幅减小了计算量，从而在PC上实现大型阵列散射的快速准确计算。并进一步分析了阵列天线的散射机理，通过公式推导实现了阵列天线的结构模式项和天线模式项散射场的分离计算，为阵列的RCS控制提供了理论指导。4.基于前述章节的公式推导和理论分析，将阵列综合的思想引入阵列辐射和散射的同步控制。针对以往提出的一种阵列空域隐身方案：将阵列天线倾斜放置来将散射峰值移出水平方向，同时通过对相位的控制使最大辐射方向仍然保持在水平方向。文中提出利用优化算法来同时优化阵列天线各单元的位置和馈电相位，从而在理论指导下实现该方案指导下的天线辐散射折衷设计，不仅改善了阵列的辐射性能，而且实现水平方向非常有效的隐身效果。5.推导了考虑互耦情况下，半波振子天线阵辐射和散射场的解析计算公式。基于推导所得表达式，提出运用优化算法通过优化振子的间距同时控制阵列的辐射和散射特性，并给出实例验证了该计算和综合方法的正确性和有效性。6.由于能与载体表面共形以及低RCS特性，共形阵列天线具有很高的应用价值，但是由于各天线单元最大辐射方向不同，方向图乘积法不再适用，因此相对直线阵和平面阵，共形阵列的辐射分析和计算要更加复杂。文中将子阵思想运用至大型共形阵列的辐射计算，给出了详细公式推导过程，并以微带贴片天线绕圆柱以及圆台载体表面排布而形成的共形阵列为例，验证了该方法的正确性和精确性。