随着我国向信息化社会的快速迈进，对于通信系统的“空天地一体化”技术也提出了更高的要求。为了能够对太空的卫星、空中飞机、无人机实现跟踪通信, 需要阵列具有全方位半空间的无线电波覆盖，以及快速波束切换的能力。通常许多的仪器和物体具有 4 棱柱或正 6 面体的外形，为了与仪器共形并满足通信系统的半空间辐射需求，因此，采用4棱柱加1顶面的5面立体阵列形式。
　　本文研究了具有半空间全方位覆盖能力的5面立体阵列天线，利用多面子阵实现波束成形和零陷抗干扰。主要的研究内容及成果如下：
　　1. 通过研究多面立体阵列的全方位、半空间辐射覆盖情况，得出不同面数的立体阵列波束覆盖特性。经分析可知4棱柱为最优的全方位辐射多面立体阵，因此为实现半空间覆盖，本文采用4棱柱加1个顶面形式的立体阵列，经研究得该立体阵列需在对角上需满足±55o的宽角扫描要求。
　　2. 设计了一款具有接地金属腔结构的C波段宽波束圆极化天线。采用对角切角技术形成微扰结构实现圆极化；同时利用堆叠结构以及接地金属腔的设计来展宽波束。从而实现了在E面、H面120o的半功率波束宽度和190o轴比波束宽度。
　　3. 研究了圆极化宽角扫描的线阵。设计了一款 4.9 GHz 频段的基片集成波导背腔宽波束圆极化天线单元，以及该单元组成的1×4的天线阵列，并实现了一维的宽角圆极化扫描。仿真与测试结果表明，该天线阵列主波束可实现扫描角为-53o~57o，在主波束扫描覆盖范围内轴比（AR）均小于3 dB，且在扫描范围内增益变化幅度小于2 dB，具有良好的宽角圆极化扫描特性。
　　为了实现阵列波束扫描角的对称性，使空间中的两个极化场良好的叠加，对阵列单元采用旋转的排布方式进行优化调整，优化后的 1×4 天线阵列可实现扫描角为-57o~57o，线阵左右两边具有对称的扫描方向图。然后组成1×8单元的天线阵列，可以实现扫描角为-69o~69o，在主波束扫描覆盖范围内轴比（AR）均小于3dB，且在扫描范围内增益变化平稳。
　　4. 研究了基片集成波导背腔结构C波段圆极化天线单元及其4×4面阵；同时研究了单层中心馈电的圆极化天线及其 n×n 的面阵；并研究了旋转布阵的方式对于阵列极化的影响，采用单元自身旋转方式来改善天线在宽角度扫描时的圆极化特性。由于天线在中心背馈，在单元旋转后保持馈电端口的一致性，以便后端T/R组件的安装排布。
　　5.研究了立体阵列自适应多波束形成算法。采用自适应 LMS 算法，实现了立体阵列在全方位半空间的自适应智能多波束形成。该算法结合了有源方向图理论，在算法中加入各个阵元的元因子数据，从而提高赋形效果与实际情况的吻合度。在目标方向形成通信主波束，同时形成单零陷实现干扰抑制。研究了每个面阵同时实现双波束单零陷的辐射方向图。