在阵列信号处理中,经常利用的信息包括幅度、频率、相位以及波形等等,除此之外,极化信息也是一个可利用的重要特征。与常规标量阵列相比,电磁矢量传感器(electromagnetic-vector-sensor,EMVS)能感知入射波的所有电场分量和磁场分量,不仅可以提供信号的波达方向(Direction Of Arrival,DOA)估计,也可以得到信号的极化信息,若将极化域信息与空域信息相结合,则可进一步改善信号多维参数估计与信号探测的性能。故近几十年来,电磁矢量传感器逐渐成为信号处理中的一个研究热点。另一方面,目标DOA的估计精度与阵列孔径成正比,然而为了避免出现测角模糊,相邻阵元的间距一般不应超过入射信号的半波长,因此增大阵列孔径往往需要更多的天线阵元,但天线间的电磁互耦和整个阵列成本也随之增加。稀疏阵列通过将阵元以大于半波长的间距进行稀布,可在相同阵列成本的前提下增大阵列孔径,提高角度估计性能,并在一定程度上降低相邻天线间的互耦。因此,本文针对稀疏电磁矢量传感器阵列的设计方式展开研究,以扩大阵列孔径和降低阵列成本为目标,提出了针对两种电磁矢量传感器的三种稀疏阵列设计方式以及对应的二维DOA估计算法,包括多尺度稀疏电磁矢量传感器线阵和两种电磁矢量传感器L型稀疏阵列。具体工作概括如下:1.多尺度稀疏电磁矢量传感器线阵。以双平行线式电磁矢量传感器为阵元,在本身平行方向的某一维正交方向上,用相同的电磁矢量传感器进行扩展,并设置多个大于半波长的阵元间距将阵列分为多个子阵,从而在相同阵元数量的前提下获得孔径提升。对应的DOA估计算法则结合多次ESPRIT算法与电磁矢量传感器所特有的矢量叉积算法,以多尺度解模糊的方式获得目标二维DOA和极化参数的估计结果。仿真实验表明,与相同成本的均匀稀疏电磁矢量传感器线阵相比,该阵列具有更好的角度估计性能,而且DOA估计算法对相干信源也有适用性。2.电磁矢量传感器L型稀疏阵列。由于线阵只拥有一维的孔径扩展,而且以整个电磁矢量传感器为阵元又使得阵列成本较高,因此我们在三角式电磁矢量传感器的基础上,结合L型阵列同样具有二维孔径的特点,以电磁矢量传感器的某一维分量代替整个电磁矢量传感器作为阵元来降低成本,从而设计了两种电磁矢量传感器L型稀疏阵列。其中混合L型互质阵列将阵元间距设置为特殊的互质关系,借助中国余数定理实现解模糊和二维DOA的估计。经仿真实验表明,在相同阵列成本的前提下,该阵列的角度估计性能比传统L型阵和多尺度稀疏线阵更好,而且可估计的最大信源个数不再受电磁矢量传感器的分量个数限制。随后,将阵元间距的关系一般化,我们提出了一种多尺度L型稀疏阵列,该阵列由多个阵元间距不同的均匀子阵构成,以多阶解模糊的方法实现目标二维DOA的估计。鉴于阵元间距的选择对阵列性能有很大的影响,我们在该阵列中分析了阵元间距的门限问题,并给出门限计算的方式。仿真实验表明,相比于二维nested阵列和多尺度稀疏电磁矢量传感器线阵等,该阵列的参数估计性能更好,而且对噪声的鲁棒性也更强。