天线阵列技术是实现能量波束聚焦和空间扫描的技术手段,在雷达和通信系统中有着广泛的应用。基于相控阵（PA）的波束形成导向矢量是与角度有关的函数。近几年发展起来的频控阵（FDA）通过在发射阵元信号间设置远小于载频的线性频率偏移量,使其波束含相控阵波束中没有的距离信息且能实现自动扫描,但由于存在距离角度耦合以及周期性问题,影响了距离与角度信息的求解。本文在研究了阵列发射接收信号原理以及阵列波束形成技术的基础上,探讨改进阵列波束扫描性能的方法。建立了不需要关于目标位置的先验信息就能实现大范围波束扫描和目标定位的阵列系统。该系统采用非线性频率偏移量来形成非周期的扫描波束,并对阵元幅度进行加权处理使阵列辐射能量更加集中在主波束上,最后通过接收波束形成,实现对单目标和多目标的定位成像。论文完成的工作如下:（1）研究了阵列波束的距离角度扫描原理和性能。讨论了阵列信号模型,并推导了方向图函数。探讨了数字波束形成技术和阵列波束综合技术。分析了相控阵和频控阵的方向图特性,以及频控阵的单频和全频信号接收方式。仿真了阵列发射波束形成,讨论了影响波束扫描性能的因素,讨论了提高波束角度扫描分辨率的方法。针对线性频偏阵列波束的周期性造成扫描范围有限的问题,提出扩大阵列波束距离扫描范围的方法。（2）提出了角度扫描波束和距离扫描波束在频域分离的波束综合（FSBS）系统模型。该系统可以通过波束综合对阵元通道的发射信号进行设计,形成扫描波束。介绍了系统的收发信号方案,以及接收波束形成的方法。通过仿真验证了FSBS系统用于目标定位的可行性,同时提出了基于多波束形成的FSBS系统扫描效率提高方法。（3）构建了基于幅度加权与对数频偏（AWLFO）阵列的双基站远场目标定位系统。该系统采用AWLFO阵列发射波束实现宽角度大范围扫描,采用相控阵作为接收阵列,可以在未获取关于目标距离或角度的先验信息的前提下,通过接收波束形成实现目标定位成像。仿真验证了该双基站系统对单目标与多目标扫描定位的有效性。