对于大型阵列雷达而言,子阵技术可以极大地降低系统实现难度和工程代价,因此在国际雷达界倍受重视,并广泛应用在GBR、THAAD、宙斯盾等先进的雷达装备中。然而子阵设计的优劣直接影响雷达系统的性能,如何实现最优子阵划分及子阵级信号处理面临着诸多挑战,也是我国诸多在研的阵列雷达迫切需要突破的技术瓶颈。论文开展阵列雷达最优子阵划分方法与处理技术的研究,取得的研究成果包括以下几个方面:1.子阵技术基础。从子阵技术的内涵及应用出发,给出了子阵的数学建模方法,揭示了子阵结构对天线方向图性能的影响机理。引入“格论”的数学工具给出了阵列雷达的子阵级波束形成原理。研究了子阵级波束形成技术,将有限视场扫描、宽带宽角域扫描、同时多波束扫描等波束形成技术纳入到统一的理论框架下。2.非规则子阵技术。针对阵元按任意栅格分布的平面阵列,提出了多联多边形的新型非规则子阵设计方案,这种新型非规则子阵能够在兼顾工程实现难易的同时,较好地抑制栅瓣,获得性能优异的天线方向图。以精确覆盖理论为基础,提出了基于X算法的阵面精确划分和准精确划分方法,两类划分方法将阵面的划分问题巧妙地转换为精确覆盖问题,能使用任意形状给定的非规则子阵得出阵面的精确和准精确划分方案。最后,在兼顾天线阵元极化特性和工程实用性的基础上,结合方向图的量化分析结果进一步优化了非规则的子阵划分方案。3.重叠子阵技术。首先,推导了一维和二维的重叠子阵天线的方向图计算方法。然后,采用交替优化的思想,提出了重叠子阵天线的阵列加权值优化方法。所提方法将一个复杂的非凸优化问题转换为两个线性规划问题的交替求解,能够在较少的迭代步骤内获得阵元级和子阵级的最优加权值,而且能够获得性能优于传统两级低副瓣加权方法的方向图。最后,通过理论推导和仿真实验,指出了子阵级权值误差和阵元级权值误差对方向图性能的影响机理。4.单脉冲应用中的子阵技术。基于阵列单脉冲技术实现框架,给出了和差方向图的子阵级综合方法。采用激励匹配准则研究单脉冲应用中子阵划分的优化设计,揭示了聚类分析与和差方向图综合之间的关系,并提出了基于聚类算法的子阵划分优化方法,与经典的子阵划分相比,新方法可以灵活控制子阵个数、降低方向图旁瓣,以及改善单脉冲测角性能。最后,研究了子阵级的单脉冲处理方法,推导了广义单脉冲原理及其理论性能,并结合子阵划分的优化结果仿真研究了子阵级的单脉冲测角性能。5.自适应阵列处理中的子阵技术。分析了SLC技术、ADBF技术和STAP技术等自适应阵列处理算法的特点,指出了各种典型处理之间的异同。接下来,重点研究了子阵级的旁瓣对消技术和空时自适应处理技术。针对子阵级旁瓣对消技术,提出了基于精确覆盖理论的主、辅通道设计方法,能够获得较好的干扰抑制性能。针对子阵级空时自适应处理技术,提出了基于蚁群优化的STAP阵面划分优化方法,能够获得较好的杂波抑制性能。