随着电子技术的发展,阵列天线在雷达、无线通信等领域得到了广泛的应用,而日益复杂的电磁环境对雷达系统的抗干扰能力提出了更高的要求。为了突破传统阵列天线设计中出现的瓶颈问题、得到更好的辐射特性,时间调制技术被应用于传统稀布阵列,形成的四维稀布阵可以在较低的动态幅值比甚至等幅同相激励下,综合出低/超低副瓣电平方向图,有效降低了天线系统的馈电难度。针对四维均匀稀布阵列方向图存在栅瓣、导致副瓣电平较高的问题,本文基于凸优化和粒子群优化算法,深入研究了四维稀布阵列的副瓣抑制问题。具体研究内容和成果如下:1.描述了四维天线阵的阵列结构、构建了阵列在自由空间中的辐射模型,并对五种不同调制方式下天线阵的开关函数及辐射特性进行了理论推导和分析,为后续章节提供了理论基础。2.基于凸优化问题局部最优解即为全局最优解的良好特性,构建了可变孔径尺寸调制方式下四维均匀稀布阵副瓣抑制问题的凸优化模型。同时,针对四维非均匀稀布阵副瓣抑制模型的高维非线性特点,结合粒子群算法在天线阵方向图综合中具有收敛速度快、参数少、性能优的优势,采用了一种基于凸优化算法和粒子群算法的混合优化算法,对阵元的时序、位置和静态激励进行联合优化。仿真结果验证了时间调制天线阵相对于传统天线阵,在综合低/超低副瓣方向图方面更有优势,且算法的收敛速度较快,优化效果较好。最后,通过对边带电平的分析,指出了当前模型存在的问题。3.混合算法对四维稀布阵列的副瓣电平有较好的抑制效果,但存在边带电平较高的问题,本文对该混合算法进行了两方面的改进:一是模型改进,将边带电平的抑制引入到优化模型中,增加了峰值副瓣电平约束,并将时间调制方式改为灵活性更高的脉冲频移调制方式;二是参数改进,将阵元的开关时序设计为关于中心阵元对称,从而使得改进后的混合算法优化变量总数保持不变,在保证收敛速度的同时,提高了边带电平的抑制效果。对比试验表明,改进后的混合优化算法整体优于差分算法。