阵列信号处理是信号处理的一个重要分支,在雷达、通信等领域,以及无人驾驶、物联网等方向均有广泛的应用。阵列方向图综合是阵列处理中一个重要研究方向,是一种使用传感器阵列定向发送和接收信号的信号处理技术。方向图设计与综合对阵列系统的高性能发挥起着重要作用。实际应用中,在不同场景中需要有针对性地对阵列方向图进行控制。在生活中以及工程应用中,将天线阵元位置稀疏地布置是一种实用且经济的方法,由于天线阵元在固定阵列孔径范围内稀疏地布置,此时阵列方向图波束宽度基本不变,阵元间互耦减弱,这些优点使得稀布天线阵列在雷达、电子对抗、声呐、无线通信和射电天文学都有着广泛的应用。方向图综合时通过优化天线阵元位置、激励和相位来达到一定期望方向图的方法,天线综合是天线分析的逆问题。本论文主要围绕稀布阵列总结了一些常规的阵列方向图综合方法并发展了一些新的方法,将常规的方法与最新的方法联合以及在最新的方法上进一步改进。本文的主要工作如下:本文首先介绍了平面阵的基本概念和原理,具体包括矩形栅格平面阵、同心圆环阵和共形阵的阵列方向图的基本概念和原理,紧接着将精确阵列响应控制方法(Accurate Array Response Control,A2RC)进行了改进,提出了一种改进的精确阵列响应控制方法(Improved Accurate Array Response Control,IA2RC),并联合粒子群算法(PSO)、模拟退火算法(SA)应用到在小型稀疏线阵和小型稀布线阵方向图优化中,提出了在限定阵列孔径条件下,优化阵元位置和阵元激励的稀布线阵优化布阵数学模型。本文基于精确阵列响应控制方法(A2RC)提出了一种改进的精确阵列响应控制方法(IA2RC),该方法具有解析表达式同时可以有效避免方向图畸变现象。通过迭代应用所提方法,实现了方向图的快速合成。该方法突破了传统的方向图整体设计的框架,利用单点精确控制的概念实现方向图合成,在主瓣波束和副瓣波束达到期望的前提下,具有更快的迭代效率,时间效率进一步提高。本文还研究了基于粒子群算法(PSO)和改进的精确阵列响应控制方法(IA2RC)联合的粒子群精确阵列响应控制方法算法(PSO-IA2RC),在原有的粒子群算法(PSO)优化副瓣的基础上更进一步优化,在保证赋形精准的同时使得副瓣大幅度的降低,并对其不同孔径下的各个算列进行了仿真与验证。本文最后还研究了基于模拟退火算法(SA)和改进的精确阵列响应控制方法(IA2RC)联合的模拟退火精确阵列响应控制方法算法(SA-IA2RC),在原有的模拟退火算法(SA)优化副瓣的基础上更进一步优化,在保证赋形精准的同时使得副瓣进一步降低。并对其在不同孔径下的各种算法进行了仿真与验证。实验的结果表明,改进的算法满足精确性和工程实用性。