阵列天线理论是研究多个天线单元按照特定规则排列后，通过控制单元的幅度和相位来形成特定辐射方向图的理论体系，其工程应用广泛且重要，以下从理论要点、关键技术、应用场景和典型案例几个方面展开介绍：

理论要点

• 阵列天线构成：由不少于两个天线单元规则或随机排列组成，通过适当激励获得预定辐射特性。阵元排列方式多样，按单元排列可分为线阵和面阵，如直线阵是各单元中心依次等距排列在一直线上，多个直线阵在某一平面上按一定间隔排列构成平面阵；按辐射图形指向可分为侧射天线阵、端射天线阵和既非侧射又非端射的天线阵；按功能可分为同相水平天线、频率扫描天线、相控阵天线、多波束天线、信号处理天线、自适应天线等。
• 辐射原理：阵列天线的辐射电磁场是组成该天线阵各单元辐射场的总和（矢量和）。各单元的位置和馈电电流的振幅、相位均可独立调整，使阵列天线具有各种不同功能，这些功能是单个天线无法实现的。
• 方向图相乘原理：若一个多元天线阵能分解为几个相同的子阵，则可利用方向图相乘原理求出天线阵的总方向图，即一个可分解的多元天线阵的方向图等于子阵的方向图乘上以子阵为单元天线阵的方向图。

关键技术

• 相位控制：阵列天线中的每个天线可通过调节其电路中的相位来控制信号的传输或接收时间，通过精确控制每个天线的相位，使信号在特定方向上叠加，增强目标信号强度，实现波束形成，将能量集中在特定方向上，还能通过调整每个天线的相位和振幅控制波束的指向性和宽度。
• 波束形成算法：是实现阵列天线波束形成的关键技术，常见的有波前对齐、最大信噪比和最小均方误差等算法，通过对每个天线元素施加不同的相位和振幅实现波束的形成和指向性控制。
• 去耦合网络设计：随着阵列天线日趋宽带化、小型化、智能化，天线阵列单元之间的相互耦合成为制约发展的瓶颈，尤其是天线间距较小时或在宽带天线的低频段，耦合作用不可忽略，会导致阵列辐射特性变差，降低天线性能，因此需要分析天线单元之间的互耦，研究天线端口之间去耦合网络的设计，去除或减小天线之间的相互耦合。

应用场景

• 通信系统：在现代移动通信中，智能天线等阵列天线可增强信号传输或接收效果，提高频谱效率，实现频谱资源的更有效利用。
• 雷达系统：相控阵雷达采用电动转向机制，相比传统机械转向天线具有低剖面/体积小、更高的长期可靠性、快速转向和多波束等优点，已广泛应用于军事等领域。在地面雷达系统中，天线阵列规模可能很大，有超过100,000个阵元，能实现对目标的精确探测和跟踪。
• 导航系统：如GPS导航系统中，小型化共形天线阵可实现水平全向辐射，满足导航系统的工程要求。

典型案例

• 平板裂缝阵列天线：根据改进设计要求论证整体结构方案正确性，利用矩量法、单端口法、双端口法计算缝隙自导纳，结合口径场诊断法改善E面远区副瓣电平，利用遗传算法优化不等间距辐射单元幅度分布，优化后的天线成功应用于某飞行器雷达系统。
• 平面印刷阵列天线：根据预警雷达天线技术指标，结合微带印刷阵列天线优点设计制作，通过设计使阵列天线在方位面具有低副瓣、俯仰面具有赋形波束的特点，对双层紧凑型微带/带状线混合馈电网络进行深入研究，通过调试得到满足要求的行馈网络，该网络具有易于集成、损耗小、重量轻、结构紧凑等优点。
• 毫米波紧缩场天线：结合角锥喇叭和波纹喇叭特点设计新型反射面一体化馈源，在原有紧缩场基础上设计毫米波紧缩场反射面，反射面边缘采用锯齿边缘处理方法减小边缘绕射对静区特性影响，重新设计处于强场区的馈源支架，减弱对静区比例影响，最后对毫米波紧缩场静区特性进行检测，结果表明设计满足要求。