极化敏感阵列可以获取入射信号的极化域信息,与传统的标量阵列相比具有更好的性能优势,且应用更加广泛,已经成为学者们近年来研究的热点问题。完备的极化敏感阵元有六维分量,可获取入射信号的全部电场和磁场分量,若去除其中的某些电感应单元或者磁感应单元,则可获得任意维数的低维矢量传感器天线,本论文仅考虑可获取入射信号电场分量的三种阵元结构组成的阵列,即分布式极化敏感阵列、正交偶极子极化敏感阵列和三正交极化敏感阵列。首先,针对于共形天线情况下各天线阵元极化方式不同,研究一种分布式极化敏感阵列,即每个天线阵元仅由一维分量构成。相比较标量阵列或单一极化阵列而言,分布式极化敏感阵列可接受任意极化状态的入射信号,并可使用极化MUSIC方法完成对空间电磁波信号的参数估计;考虑到宽带系统中往往使用多个阵元通道数较多的情况,研究了序列MUSIC方法,可将阵列划分为不同子阵同时采样,以到达使用较少的通道数完成入射信号参数估计的目的。其次,结合正交极化敏感阵列对秩亏MUSIC方法中DOA和极化参数的不配对问题以及通道幅相误差的校正问题提出了新的解决办法。秩亏MUSIC方法是将关于DOA参数和极化参数的四维搜索变为唯角度域和唯极化域的两个两维搜索以减少计算量,但解耦处理会导致DOA和极化参数的不配对,针对此问题提出了加入判断准则辅助参数配对的方法,主要依据为四维参数配对时对应谱密度值最大;且在阵列通道间存在幅相误差的情况下,由于极化参数的加入,使得同一个极化敏感阵元处的不同分量之间在接收信号时本身就存在幅度和相位的差异,影响幅相误差的校正。针对此问题本文提出一种先校正同一阵元处的不同分量再校正整个阵列的方法,此方法可成功实现极化敏感阵列的通道幅相误差校正,提高阵列的参数估计性能。最后,基于三正交极化敏感阵列研究了虚拟空间平滑算法、极化域平滑算法和拓展至极化域的交替投影算法,以解决相干信号的参数估计问题。虚拟空间平滑算法可实现相干信号解相干,但牺牲了阵列的有效孔径且受限于阵列的空域结构;针对于极化敏感阵元多分量的特点,研究了极化域均匀平滑算法和极化域差分平滑算法。极化域平滑算法将不同极化敏感阵元的相同分量看做一个子阵,计算各子阵的协方差矩阵并进行极化域的平滑,此方法不受限于阵列的空间形状,且不会减少阵列的有效孔径。对于空间中存在相干或不均匀噪声时,极化域差分平滑算法具有更好的估计性能;交替投影算法可直接对相干信号处理,无需解相干步骤,本论文将交替投影算法进一步拓展至极化域,可成功估计相干信号的DOA和极化参数。