微带天线自问世以来，就以体积小、重量轻、易共形的优势持续活跃于机载、星载、移动终端等工程应用领域，不断推动着科技及军事的快速发展，其性能优劣直接关乎装备功能的可靠实现。然而，应用的广泛性彰显着微带天线工作环境的复杂多变、极端苛刻，如机载振动、冲击；星载极端高低温、热颤等。对于微带阵列天线而言，环境载荷的介入会恶化天线电性能，一方面使具有平面特性的微带天线阵元不再保持理想面形和姿态；另一方面阵元间的相对位置会发生改变。可见，传统微带天线“设计—研制—应用—保障”分离体系将不能满足高性能电子装备的需求。　　针对微带阵列天线机电热多场耦合问题，本文将从影响微带阵列天线电性能的两大要素开展研究，即受阵元面形和姿态影响的阵元阵中方向图以及与阵元位置紧密相关的阵元空间相位差，建立微带阵列天线机电耦合模型，便于明晰微带阵列天线承载结构、工作环境及电性能间的耦合机理。并进一步选取热环境显著兼有轻量化需求的星载微带阵列天线为对象进行机电热耦合建模与优化。主要工作如下：　　（1）以微带阵列天线基本构成——微带天线单元为对象，研究不同频段结构异向变形对电性能的影响规律。微带天线单元结构参数取决于天线的中心频率，为更全面研究天线单元结构变形对电性能的影响，首先，分别设计低频2.45GHz和高频10GHz的矩形微带天线单元；然后，基于所设计的理想天线单元结构参数，分别建立天线长度方向弯曲和宽度方向弯曲的参数化HFSS模型；进而分析不同频段矩形微带天线发生不同尺度异向变形时电性能的变化规律。研究结果表明：不同频段矩形微带天线单元宽度方向发生弯曲变形时，其匹配特性和辐射特性基本不受影响；在天线布局时，可将矩形微带天线宽度方向布置在结构易发生变形的方向。　　（2）研究矩形微带天线单元宽度方向弯曲变形时，微带阵列天线的机电耦合关系。首先，明晰阵元姿态偏转与阵元方向图的关系、阵元结构位置偏移与空间相位差的关系，从而建立考虑阵元结构位置偏移与阵元姿态偏转的微带阵列天线机电耦合模型；然后，针对矩形栅格微带阵列天线，结合阵面弯曲变形函数，推导了微带阵列天线弯曲变形—增益损失耦合模型，并反求增益损失允许范围内的结构弯曲变形临界值。研究表明：对于矩形栅格微带阵列天线，当各阵元等幅同相激励时，天线增益损失主要取决于弯曲变形方向的阵元数、阵元间距及弯曲变形电尺寸的大小；在增益损失0.5dB范围内，当弯曲变形方向阵元数N＞60时，变形电尺寸临界值约为1/5.7。　　（3）基于微带阵列天线机电耦合研究成果，对星载微带阵列天线进行机电热耦合建模与优化。兼有轻量化需求的星载微带天线长期经受T/R组件发热、极端高低温和热颤等热环境影响会发生热变形，而为保障天线电性能又需增加结构刚度，故对机电热耦合问题显著的星载微带阵列天线进行分析。首先，建立20×4矩形栅格排列的天线有限元模型求得T/R组件热耗引起的结构热变形，利用微带阵列天线机电耦合模型快速评价电性能；然后，基于敏度分析选取优化变量，针对多变量矛盾又共存的优化问题，分析各变量对增益损失的影响，确定优化区间并建立优化模型。优化后，有源安装板单位面积质量减小至1.573kg/m2，比初始的3.178kg/m2降低了50％，此时天线增益损失仅为0.27dB，实现了综合热环境的星载微带阵列天线机电协同优化。