方向图控制是阵列信号处理领域重要的研究方向。通过设计传感器阵列的加权值,方向图控制技术可以有效提高阵列系统的检测、估计、抗干扰等性能。本文针对阵列方向图控制的理论和信号处理算法展开研究,所涉及理论包括自适应阵列理论和优化理论。现将研究工作总结如下:1.针对单方位点方向图控制时需要进行参数寻优和算法流程复杂的问题,提出一种单方位点阵列响应控制（Single-Point Array Response Control,SPARC）算法。SPARC算法将加权向量构建为迭代形式,通过求解方向图精准控制问题得到归一化幅度响应控制的解析解,可以有效降低阵列方向图控制的计算复杂度。2.针对加权向量更新导致的方向图畸变问题,提出一种基于最小方向图偏差的准确阵列响应控制（Precise Array Response Control with Minimum Pattern Distortion,PARC-MPD）算法。PARC-MPD算法在建立方向图偏差的代价函数时综合考虑幅度和相位响应,通过理论推导得出最小方向图偏差解,解决了加权向量迭代更新导致的方向图畸变问题,算法收敛速度更快。3.针对多方位点方向图控制场景下待求参数高度耦合的问题,提出一种多方位点阵列响应控制（Multi-Point Array Response Control,MPARC）算法。MPARC算法采用最小方向图偏差（Minimum Pattern Distortion,MPD）准则,通过理论推导得出多方位点方向图控制的解析解,计算复杂度低。提出的基于MPARC算法的波束综合方案解决了待控制方位角漏选的问题。4.针对无线通信环境的广播特性,提出一种精准相位响应控制（Accurate Phase Response Control,APRC）算法,通过方向图相位响应和归一化幅度响应联合控制实现方向调制。APRC算法通过理论推导得出相位响应精准控制的条件,采用几何方法求解发射端加权向量的解析解。5.针对多输入多输出（Multiple-Input-Multiple-Output,MIMO）雷达发射方向图匹配问题,提出基于空间功率设计的发射协方差矩阵设计（Transmit Covariance Matrix Design,TCMD）算法。TCMD算法将发射波形协方差矩阵构建为迭代形式,通过设计功率系数得到发射方向图精准控制的解析解,减少了MIMO雷达发射方向图控制的计算复杂度。