相控阵雷达因其具有快速而又精确地波束指向能力,在雷达目标检测与成像应用中获得了广泛地应用。通常相控阵的的波束方向控制是通过每个阵元输出端接入移相器来实现的。此外,频率扫描天线也可以通过改变雷达系统工作频率来实现波束电控扫描。而相比于以上两种阵列雷达,频控阵雷达可以选择同时改变相位和频率,也可以只改变频率处理。更重要的是其具有距离依赖性波束,也就是说频控阵雷达在同一快拍时间内的发射波束不再指向固定的角度,这就为实现距离依赖性干扰的抑制、发射波束形成以及二维成像提供了可能。因此,频控阵在近些年来受到了广泛的关注。本文以四川省科技项目“频控阵列研究”和自然基金项目“基于频控阵的无线通信理论与方法的研究”为支撑开展,重点对频控阵的结构、基本性质和其发射波束形成的方法进行了研究。主要工作和创新点体现在下面三个方面:1.研究频控阵结构与基本特性的对应关系,并对频控阵发射-接收系统进行系统仿真。通过对频控阵的结构与其对应基本性质的研究,把握了频控阵的分辨率、栅瓣以及周期性等特性与阵列参数之间的基本关系,为在通信与雷达中的应用打下了基础。同时通过改变阵列的参数,实现了发射-接收整体方向图的改变,为实现二维目标定位奠定了基础。2.研究频控阵的距离依赖性波束特性。首先,讨论频控阵波束扫描的特性,通过合理的配置实现波束指向的电控扫描。然后,针对距离依赖性波束使用波束形成算法,实现了与目标同方向不同距离处的距离依赖性干扰的抑制。最后,通过仿真结果表明频控阵雷达具有更稳健的波束性能。3.研究基于频控阵的发射波束形成与波束控制。首先,为了让发射波束能够在聚焦到期望的目标区域的同时抑制距离依赖性干扰,本文研究了椭球序列和凸优化等数学优化方法。通过求解优化问题,提出了两种发射波束形成方法,实现了发射波束能量的区域聚集。其次,提出多波束发射波束形成算法,为解决多径问题提供了可能。最后,创新性地提出了一种自适应选择最优发射频偏来控制发射波束的方案。仿真结果表明,所提出的方案能够更好地适应当前环境,提高了系统性能。