相控阵天线具有灵活的波束扫描和较好的抗干扰能力,在5G通信和车载雷达通信等领域有着广泛的应用。传统相控阵天线扫描角度受限,不能捕获较宽空域范围的信息。同时天线扫描到近端射方向时,阵列的方向图出现较高的旁瓣电平,甚至栅瓣,这对主瓣接收信号产生了强烈的干扰。这些问题严重制约了相控阵天线的发展。因此,为解决这些问题,提高相控阵天线的扫描性能,本文围绕非周期低旁瓣宽角扫描相控阵进行了一系列的研究,主要内容如下:第一章,介绍了宽角扫描相控阵天线、非周期阵列天线研究现状和研究意义。同时综述了相控阵天线实现宽角扫描、设计非周期阵列的几种方法,分析了非周期宽角扫描相控阵天线的具有的优势和挑战。第二章,详细描述了相控天线的波束扫描原理以及遗传算法的工作原理。同时,介绍了基于遗传算法设计非周期相控阵的理论基础,为设计非周期宽角扫描低旁瓣相控阵天线提供了理论上的支撑。第三章,介绍了两款一维非周期宽角扫描低旁瓣相控阵天线。首先基于介质集成波导缝隙天线设计了宽波束天线单元。其次运用遗传算法优化非周期阵列的排布来降低阵列扫描过程中的旁瓣电平。最后构建了一款一维非周期宽角扫描低旁瓣相控阵天线。该相控阵天线的扫描角度得到了有效的拓展,同时,在扫描过程中旁瓣电平始终低于-11.2dB。另一方面,为了展宽上述相控阵天线的工作带宽,利用金属腔体设计了一款宽带宽波束天线单元,调整阵列排布优化算法,得到一种旁瓣电平更低的非周期阵列排布。第四章,介绍了一款二维非周期宽角扫描低旁瓣相控阵天线。基于微带贴片TM₁₁和ZOR模式相互补充,设计了二维宽波束单元。利用上述单元构建了一款8×8二维均匀面阵,该相控阵天线在两个正交方位面可以实现了大角度扫描,同时,具有较好的SLLs。为了降低阵列的旁瓣电平,进一步对天线单元进行了小型化设计,将改进后的小型化单元分别沿x轴和y轴进行非周期排布,构建了一款8×8二维非周期面阵。该相控阵天线可以在两个正交方位面实现的大角度扫描,同时在扫描过程中阵列的旁瓣电平始终低于-10dB。最后,我们采用理想点源,运用多目标遗传算法（NSGA-II）设计了一款8×8二维非周期阵列排布方式。该阵列可以在保证二维宽角扫描的同时具有-15dB的旁瓣电平。但由于单元之间间隔过小,此种排布方式只适用于理想情况。第五章,对本文的工作进行了总结,提出了下一步需要研究的课题。