阵列天线自问世以来,就以方向性强、波束易赋形、易实现波束的相控扫描等优点广泛应用于雷达、通讯等领域。然而,阵列天线作为一种电子装备,必将面临阵面加工和阵元安装的过程,这些过程中带来的阵元位置随机误差是不可避免却又严重影响天线电性能的存在。随着阵列天线向着高频段、高增益、低副瓣的方向发展,这类辐射场性能指标的提高对阵元位置随机误差的容差限度提出了更加严格的要求,所以如何定量分析阵列天线的机电耦合关系,合理设计阵元的位置公差以保证阵列天线能够满足日趋严苛的电性能要求至关重要;同时,作为阵列天线最广泛的应用,雷达天线也在向着强隐身性的方向发展,隐身性能这类散射场性能指标的改变又驱使着阵列天线打破传统的满置设计方法向着稀疏阵列的方向革新,由此,稀疏阵列的阵元位置误差与辐射、散射性能有着怎样的耦合关系,稀疏阵列的阵元如何排布才能实现散射场波瓣电平值的降低以提高隐身性能,如何解决传统激励电流加权无法降低稀疏阵列天线副瓣的问题,如何合理分配阵元位置公差以抵御辐射、散射性能的恶化都成为重中之重的问题。因此,本文以阵列天线为研究对象,进行了下列工作:(1)研究一种能够使得阵列天线电性能改善的公差设计方法,考虑到不同阵元的位置误差和每个阵元在不同方向上的位置误差对电性能的影响都不尽相同,所以将灵敏度的概念应用于阵列天线。首先,基于阵列天线的电性能计算公式分别推导了电场强度和方向系数对于阵元位置的灵敏度计算模型;然后,将该灵敏度计算模型应用于一个矩形栅格阵列天线,计算了该天线的电场强度和方向系数对于不同阵元的灵敏度数值,计算结果表明:电场强度和方向系数最大值对位于阵列中心阵元的灵敏度大于位于边缘的阵元,对阵元z向位置的灵敏度远大于x、y向。最后,以增益对于不同阵元位置的灵敏度分布为依据,提出了一种基于阵列灵敏度的阵元位置公差设计方法,并通过一个案例计算表明本文方法较传统公差计算法能使辐射场最大副瓣电平的抬升量降低1.013dB,能使散射场RCS峰值降低1.5dBsm。(2)以提高雷达天线隐身性能为目标,选定稀疏阵列天线为研究对象,首先将结构误差引入稀疏阵列天线的辐射和散射性能分析中,推导了该类天线的辐射场和散射场机电耦合模型,并基于机电耦合模型设计了稀疏阵列天线阵元的排布方式,使得天线散射场和辐射场的副瓣电平能够同时降低;然后,基于机电耦合模型分析了阵元位置随机误差对于稀疏阵列天线电性能的影响;随后,针对稀疏阵列天线无法应用传统激励电流加权方法降低副瓣的问题,设计了一种基于遗传算法的可应用于稀疏阵列天线的激励电流幅度加权值确定方法;最后,应用差分法计算了稀疏阵列天线的电性能灵敏度,并根据灵敏度设计了该类天线的阵元位置公差,计算结果表明:基于灵敏度的阵元位置公差设计方法较传统方法能够使稀疏阵列天线的辐射场最大副瓣电平抬升量降低1.863dB,散射场RCS峰值降低0.688dBsm。(3)为了使天线设计人员使用本文方法快速进行天线公差设计,设计了两款分别用于阵列天线和稀疏阵列天线的公差设计软件,利用该软件不仅可以快速计算阵列天线的阵元位置公差,预测天线在存在位置误差时相对于无误差时的电性能变化量,也可对稀疏阵列天线进行电磁设计,得到满足电性能要求的阵元排布形式以及激励电流幅度加权方案,为天线结构与电磁设计人员提供理论参考。