随着现代战争对先进飞行器需求的不断提高,为了保持飞行器良好的空气动力学性能以及获得更佳的电磁收发性能,其收发天线往往希望与飞行器表面共形,形成共形天线或天线阵。共形天线具有许多优良的电磁性能,如电磁兼容性好、不易受电子干扰、雷达散射截面小等等,是目前天线技术中最受关注的发展方向之一。共形阵列天线也常常需要实现低副瓣或者超低副瓣方向图,但若采用常规的幅度加权共形阵列天线形式,其激励幅度动态比往往会非常高,相应的对馈电的精度要求非常苛刻,有时在实际中甚至是不可能实现的。另一方面,如果在常规共形阵列天线中加入时间开关控制,利用新增加的时间自由度,在原空间三维的基础上形成共形四维天线阵,就可以弥补上述常规共形天线阵的缺陷。本文结合四维天线阵与共形天线阵的优势,对基于四维天线理论的共形四维阵列天线技术进行了相关研究,主要包括以下几个方面的研究工作：首先,本文对共形阵列天线的相关基础研究理论以及共形时需要解决的关键技术问题进行了讨论，并主要针对共形阵列天线中最基本的圆环及球面阵等进行了波束形成技术和阵列综合研究。同时,对适合于共形的微带天线单元的优化设计进行了研究,在保持低剖面的基础上设计出较宽频带的共形寄生贴片天线,实验结果表明该天线单元具有很好的辐射性能并适合于与载体共形。其次,将四维天线阵列技术引入共形阵列天线中,对常规共形天线阵中难以实现的一些技术需求在共形四维天线阵列中进行研究,以实现高性能共形天线阵的低成本设计,简化馈电网络、降低馈电复杂度。利用差分进化算法来优化共形四维阵列的时间开关序列,能够在较低的激励幅度动态比情况下综合理想的低／超低副瓣方向图,实现波束赋形等。最后,针对上述共形四维阵列天线技术理论进行了原理性实验验证。借助商业软件HFSS对共形四维阵列天线进行频域全波分析,仿真获得天线阵在中心频率及其边带频点上的方向图。通过HFSS-DE联合仿真优化的方法可以解决实际共形阵列综合中天线单元间复杂的互耦问题,也可通过实测阵列环境中的单元方向图来进行阵列综合。仿真及实验结果验证了共形四维天线阵在阵列综合以及实际天线系统中所表现出的优于常规共形天线阵的性能。