微波成像技术具有全天时、全天候的工作特点,目前已被广泛应用在遥感测绘、军事侦察等领域。传统实孔径成像技术的分辨率受天线口径限制,而基于时空两维随机辐射场的微波凝视关联成像技术能够获得突破天线孔径限制的方位向高分辨率成像效果,具有广阔的应用前景和重要的研究价值。微波凝视关联成像系统工作于高空系留气球平台,由于系统工作环境的特殊性,它对天线设计提出了小尺寸、低迎风面、宽带、低副瓣、高增益等要求。在考虑到一般天线无法满足系统需求的情况下,我们提出了一种微带端射阵列天线构想,它可以实现非常低的迎风面积,保证系统上高空气球工作的安全性和可靠性。因此,本文的研究工作正是在这样一种项目背景下逐渐开展的关于微带端射天线及其低副瓣阵列天线的研究。首先,针对系统对天线提出的小尺寸高增益等要求,研究了小尺寸高增益微带端射天线。引入超材料的思想,设计了一种零折射率材料,同时利用该零折射率材料设计了高增益微带准八木天线,仿真和测量结果表明,加载零折射率材料的微带准八木天线的增益要比相同口径的传统微带准八木天线增益高,从而有效地完成了小尺寸高增益微带准八木天线的设计。其次,针对系统对天线提出的宽带低副瓣等要求,将智能优化方法与商业仿真软件]HFSS仿真相结合研究了二维微带端射天线阵的低副瓣综合实现。首先具体研究了智能优化方法在阵列天线低副瓣综合中的应用,然后将粒子群算法与HFSS仿真进行结合,对二维微带准八木天线阵进行了低副瓣综合,最后整个天线阵被仿真和加工测量,结果证明了该设计方法的有效性。最后,针对二维微带准八木天线阵强烈的互耦问题,研究了微带准八木天线阵的互耦特性与影响并进行了相应的去耦设计与测试。首先研究微带准八木线阵的互耦特性,分析了互耦对输入阻抗和方向图的影响,最后采用增加金属隔离板的方法对二维微带准八木天线阵进行了去耦设计,仿真和测试结果显示与未增加金属隔离板的天线阵进行对比,加入金属隔离板的天线阵的方向图得到非常显著的改善,副瓣抑制明显提升,从而验证了该去耦方法的有效性。