在许多工程应用中,要求天线阵列有窄的扫描波束,以提高空间分辨率等技术指标。为了实现窄波束,一种方法是增加相控阵天线的单元个数。这种方法不仅增加了成本,还会增加系统的复杂度。另一种方法是对天线阵元在阵列孔径上进行稀疏布置。在阵元数不变的条件下,把阵元间距拉大也就是使整个天线孔径变大,所以在不增加成本的情况下,就可以得到更窄的扫描波束,提高了空间分辨率,同时也减弱了天线单元之间的互耦。这些优点使得稀布天线阵列成为非周期阵列中颇具实用性的一类阵列天线。目前,稀布天线阵列在抗环境干扰的卫星接收天线,高频地面相控阵雷达天线和射电天文中的干涉阵列等领域中正得到越来越广泛的应用。稀布阵列天线在获得了窄波束和高空间分辨率等好处的同时,也带来了一些缺点。比如,在同样孔径大小的情况下,稀布阵天线的发射功率比满阵低,而且为了使稀布阵雷达获得较高的分辨率,稀布阵孔径一般需要一、二百米甚至更大,这样会提高系统的复杂度,给后面的处理带来困难。针对发射功率小的问题,需要应用唯相位波束形成方法来提高天线的能量利用率,而对于第二个问题,需要研究快速的波束形成算法。本论文主要研究内容包括以下几个方面:介绍了稀布阵的基本概念,对稀布阵与均匀阵列进行了仿真比较,验证了基于QR分解的采样矩阵求逆算法(QRD-SMI)在稀布阵中的有效性,分析了对角加载在采样矩阵求逆算法中的应用以及对波束形成性能的影响,研究了神经网络在波束形成中的应用,并结合对角加载方法提高了波束形成的稳健性,研究了遗传算法在唯相位波束形成中的应用,提出了一种唯相位置宽零点的发射波束形成算法,并结合神经网络提高了算法的实时性。