面对未来测控系统性能需求的激增,拥有全空域、多目标、高灵敏度测控管理能力的大型共形相控阵天线将成为应用首选,但庞大的单元数目与极高的信号处理复杂度严重限制了大型相控阵的发展壮大。阵列天线的稀疏化技术则可按百分比削减阵元数,实现低成本、高性能的系统解决方案。本文以稀疏优化算法为核心,通过曲面子阵法、多面拼接法两种稀疏化方法,展开对大型球面共形天线阵列子阵化与稀疏化技术研究。本文首先采用基于交叉变异的多目标粒子群算法对球面区域内的共形阵列进行了稀疏化。以稀疏化后的阵列增益及副瓣电平为优化目标,利用粒子飞行速度占比确定惯性权重为0.7-0.9、学习因子c₁/c₂为1.25,实现了球面子阵20%以上的稀疏率。同时,该粒子群算法重复25次迭代200代的平均适应度曲线优于相同情况下的遗传算法。其次,本文对半球面共形阵列的工作区域、阵面形式、阵元排布、阵元特性作出分析与研究。结合曲面子阵稀疏法及波束来波方向,提出了基于适应度最优的曲面子阵划分原则,确定了半球面的稀疏子阵层划分。对于多面拼接稀疏法,本文半球面共形阵采用正二十面体二次剖分的形式,并得到了五种不同的三角拼接面。将子阵扩展至球面,完成对大型半球面共形阵列的稀疏化。最终,分别设计了稀疏率为24.8%的等面积区域中心分布的真球面共形阵列与稀疏率为21%的正二十面体两次剖分的多面体拼接阵列。两种阵列在稀疏化前后各来波方向增益差均小于1d B,副瓣电平均优于-13d B。球面共形阵列子阵全波仿真与有源方向图法理想仿真曲线基本吻合,增益误差小于0.1d B,验证了本文提出的稀疏化技术研究的合理性与可行性。