带罩天线和有限阵列结构在雷达、微波通信和遥感遥测等领域有着极其广泛的应用。本文针对带罩天线和有限阵列结构的电磁辐射与散射计算和优化设计等问题进行研究,主要研究工作包括以下几个方面:1.应用物理光学法对电大尺寸带罩天线的散射特性进行分析。基于天线罩壁的局部平板等效,导出了天线表面感应电流和罩表面等效电、磁流分布的计算公式。计算了天线本身、天线罩及带罩天线的单、双站雷达散射截面,并研究了当照射波频率和天线扫描角变化时雷达散射截面的变化规律。2.应用天线口径函数加空域二维周期窗的方法,建立了差口径波谱的解析表达式;根据和波谱影响半径对口径天线差波谱级数表达式及其截断误差作了进一步研究。这项工作解决了平面波谱—表面积分技术无法有效计算带罩天线差方向图的问题,提高了其视轴偏差计算结果的可靠性。3.根据天线远区场对口径波谱的局部依赖性,引入有效近场的概念,提出一种面向远场计算的波谱射线方法。该法采用波谱射线抽取的方法计算有效近场,通过近场空域积分计算远场,比平面波谱—表面积分技术具有更高的计算效率,方便了非圆对称口径带罩天线的分析。4.对天线罩设计的解析法作了改进,并建立了天线罩电性能优化问题的非线性规划模型和基于改进解析法的遗传算法优化方法。优化过程中以改进解析法的初步设计结果为基准,对天线罩壁厚分布进行编码,有效减小了最优解的搜索空间,提高了遗传算法的优化效率。5.基于平面阵列分析的有限阵格林函数法,建立了一种适用于有限阵列结构辐射及散射特性分析的迭代方法。该法不受阵列单元排布形式、单元电流实际分布情况和单元数量的限制,对有限周期和非周期阵列的分析都有着较高的计算效率和稳定性。6.根据阵列结构相同单元电流分布的相似性,将平面阵列分析的有限阵格林函数法推广应用于曲面结构,并建立了曲面有限阵列辐射与散射的迭代分析方法。该法适用于各种变曲率阵列、有限周期与非周期曲面阵列的辐射与散射分析。同逐元法相比,该法具有足够的计算精度和较高的计算效率。