移动卫星通信终端在海事、航空和陆地移动应用的商业市场中快速增长。近年来,随着无线通信对小型天线需求的增加,引起了微波和射频工程师对微带贴片天线研究的广泛发展,以改善增益、高数据速率通信,并补偿某些阵元上的传播损耗、旁瓣损耗、栅瓣和阻塞。因此,对能够跟踪卫星并可应用于无线和雷达通信系统的轻质、低成本、易于制造、低剖面和可操纵的天线的需求显著增加。由于在EM驱动的设计中所经历的挑战,已经开发出了各种方法来减少在提高传统的数值优化技术的效率中的高成本,以使昂贵的计算模型得到更廉价和更快速的表示。此外,有源相控阵系统的校准受到温度变化、移相器、阵列中的大量元素、互耦和功分器的影响。为了实现有源相控阵天线在某一特定方向上的高增益,在对沿波束方向的信号进行功率汇总测量时,精确控制每个阵元的相位、幅度和辐射方向图是非常重要的。本文采用腔体模型作为粗模型,应用响应剩余空间映射(RRSM)技术,利用MATLAB对一个矩形贴片天线进行优化设计。此外,有源相控阵系统中的改进的校准和优化技术将天线波束转向期望的方向。本文提出的方法和相应的结果如下:(1)在MATLAB 2019b环境下,采用腔体模型作为粗模型,应用响应剩余空间映射(RRSM)技术对矩形贴片天线进行优化设计,该方法利用RRSM对输入阻抗匹配代理变量进行微调。用于精细模型设计的电磁仿真器是商用CST Studio Suite 3D EM仿真软件。SM技术在迭代优化分析中将粗糙模型与精细模型对齐。RRSM优化技术在每次迭代之后提供一个基于理论公式化和简单的实现策略的渐进的天线设计改进这些技术适用于需要大量计算时间来获得天线设计精确解决方案的电磁(EM)的优化问题。(2)提出了一种适用于单、多K个天线阵元幅相测量信号的八边形序列校正算法。采用最大似然算法对天线单元的功率测量进行了八边形激励。幅度和相位误差在一种行为中的总体影响相控阵天线采用八边形相位设置作为同步校准技术,利用线性方程实现天线阵列的高效系统。该算法考虑了在每个单元上变化的一系列连续相移。在每个相移处,考虑每个天线单元的功率放大器输出,在有源相控阵天线的接收模式下测量复数阵列信号的变化。经历了各种各样的挑战,在校准算法中,考虑了大量元件、射频通道互耦、温度以及功放驱动功率等因素的影响。为了克服这些挑战,发展了一种稳健和一致的算法,使用单个和多个第K个元素的八边形相位设置,用于更快地直接校准有源相控阵系统。这种有效的八边形相位设置校准算法适用于相控阵天线、卫星、无线和雷达通信系统。(3)提出了同时测量和校准阵列单元电场和阵列因子的欧拉数值方法。这种简单的校准算法已在有源相控阵天线系统的幅度和相位测量中实现。通过对幅度和相位校准单元的反馈,每个单元的相移周期性地随参考状态变化,并计算和分析了它们的变化情况,为信号校准提供了依据。通过数值模拟对该方法进行了理论研究,给出了精确的性能并且对错误的容忍度非常低。该方法提供了一种适用于雷达、卫星和无线通信的多元远场校正技术。(4)对远场2X2有源相控阵天线进行了实验研究,验证了 2D DFT与L1压缩感知相结合的方法在天线阵列校正中的有效性和高效性。在系统中不存在错误的状态0下评估阵列中四个单元的信号测量结果。本文的主要工作是从阵列上的移相器误差出发,对这一问题进行了形式化描述。该方法的精度、复杂性和硬件要求由在测量过程中评估相位设置时附接到每个天线单元的6位移相器决定;相位设置由2D DFT信号数据处理和L1范数最小化压缩感测(CS)算法确定,以进行适当的校准。重要的是要强调,这种分析适用于雷达通信。