相控阵天线由于其快速的波束扫描特性以及强大的多目标追踪能力,在现代雷达通信系统中占有至关重要的地位。另一方面,未来的雷达通讯系统迫切地需求设计一个能将通信、雷达隐身及电子战等多个功能集成到同一孔径下的先进集成化电磁平台。因此该类电磁平台对未来相控阵天线设计提出了更多样化的需求,即同时具备宽带阻抗匹配、低剖面及低散射特性。强互耦相控阵天线利用天线间电磁互耦得到宽带阻抗匹配特性,并且它相较于传统宽带相控阵天线在低剖面和低散射特性上展现出独特优势,因此本论文提出关于强互耦相控阵天线的宽带阻抗匹配调控以及散射缩减方法。而在进行散射缩减研究时,大型相控阵天线散射的仿真验证需要消耗大量的计算时间,因此本论文提出一种针对大规模相控阵天线散射的高效计算方法。本文主要内容概括如下:1.基于等效电路模型的强互耦宽带相控阵天线阻抗匹配技术研究由于强互耦相控阵天线包含强烈电磁耦合以及复杂集成馈电结构,耗时的仿真不可避免地成为其设计过程中的阻碍。本文基于强互耦阵列单元的传统等效电路模型（Equivalent Circuit Model,ECM）,针对相应的领结形偶极子和集成巴伦独创性地构建了准确完整的ECM。通过使用该新型ECM,高效地调控了一个双极化宽带宽角强互耦相控阵天线单元的阻抗特性,使其能在UHF-X工作频段内实现良好的阻抗匹配。仿真结果表明,它实现了12.5:1（0.8～10 GHz）的阻抗带宽（Active VSWR<2.5）,以及±60°的宽角波束扫描。作为验证,加工和测试了一个10×10的强互耦相控阵天线样件,其测试结果说明该双极化宽带宽角扫描强互耦相控阵天线能够实现优越的宽带阻抗匹配特性。另外,为进一步解决双极化平面强互耦相控阵天线不方便加工的工程化问题,本文提出一种创新的菱形偶极子加载双槽线巴伦的双极化强互耦相控阵天线。接着针对这个不规则偶极子和双槽线巴伦提出具备创新性的准确ECM,同时借助该ECM高效地调控该强互耦天线单元以使其在侧射情况下能实现良好的宽带阻抗匹配。加工并实测了一个10×10的强互耦相控阵天线样件,仿真和测试结果表明其实现了11.3:1（0.8～9 GHz）的阻抗匹配带宽（Active VSWR<3）,以及±60°的宽角波束扫描。2.基于相位对消原理的低剖面低散射强互耦宽带相控阵天线技术研究在强互耦相控阵天线相关研究中,其散射特性研究是较为薄弱的一个研究方向。考虑到目前的低散射强互耦相控阵天线均需要借助附加超材料结构,本文基于相位对消原理创新性地提出一种无需加载附加结构的低散射低剖面棋盘型强互耦相控阵天线。该棋盘型强互耦相控阵天线由两种在X波段具有相似辐射性能的平面低剖面天线单元构成,同时这两种天线单元在X波段内能保持180°±37°的反射相位差,从而形成散射场的对消以实现低散射性能。另一方面,加工了8×8的参考强互耦相控阵天线样机（参考阵列由同样的天线单元构成）以及低散射棋盘型强互耦相控阵天线样机以验证本文提出的强互耦相控阵天线辐射和散射性能。全波仿真结果以及测试结果均表明,本文提出的低剖面强互耦阵列(0.127λhigh)能实现8～12 GHz的工作频段以及±45°的扫描范围,并且它相对于参考强互耦阵列还能在8～15.2 GHz的频段内实现至少9 d B的雷达散射截面（Radar Cross Section,RCS）缩减。3.基于特征模理论的大规模相控阵天线散射高效计算方法研究传统的矩量法（Method of Momonets,MoM）在计算这类大规模相控阵天线时需要消耗大量的计算机资源（CPU时间以及峰值内存）。因此,本文首次基于介质金属复合体特征模理论,创新性地提出了一种高效准确的散射计算方法。具体来说,使用基于电场积分方程（Electric Field Integral Equation,EFIE）和Poggio-Miller-Chang-Harrington-Wu-Tsai（PMCHWT）表面积分方程的阻抗矩阵构建广义特征值方程以得到介质金属复合体天线单元的特征电流。接着将这些特征电流作为MoM中的全域基函数以展开大型介质金属复合体天线阵列上的表面电流。由于只需要很少数量的特征电流就能获得足够的精度,本文提出的方法可以很大程度上减少传统MoM所需的计算未知量和计算时间。另外,考虑到基于CM得到的MoM阻抗矩阵单元具有周期性和单元间内在关系,该方法的计算效率可以进一步得到提升。本文使用该方法和传统数值方法计算了一些典型相控阵天线实例的散射特性,其数值结果均表明了该基于金属-介质复合体特征模（Characteristic Modes for Metallic-Dielectric Composite Structures,CM-MDCS）理论的相控阵天线散射计算方法的准确性和高效性。