波达方向（Direction of Arrival,DOA）估计被广泛应用于雷达、遥感和导航等民用和军用领域。传统方法为了避免测向出现角度模糊,接收阵列的阵元间距被设定为不超过入射信号的半波长,这样的设定造成了较强的阵元间互耦效应,并且只能同时对少于阵元数的信号进行测向。随着虚拟变换技术的应用,基于稀疏阵列（非均匀阵列）的DOA估计成为可能。通过对阵列接收数据虚拟变换,可以从物理阵列响应中获得对应的虚拟阵列响应,虚拟阵列拥有更多的阵元,因此能对更多的信号进行测向。由于阵元间距和阵列孔径变大,同时互耦效应变弱,因此,稀疏阵列的测向精度更高。本文针对稀疏阵列的阵型设计展开研究,以提高阵列的空间自由度和降低阵列互耦效应为目标,提出了两种类型的稀疏阵列。具体工作概括如下:1.通过对嵌套阵列及其衍生阵列的分析和总结,提出了一类高自由度的阵列模型和一种符合该模型的特定阵列。其主要贡献有两点,一是该阵列模型涵盖了一类嵌套阵列结构,满足该模型的阵列对应的虚拟阵列,即差分共阵（Difference Co-array,DCA）,是无孔的;二是该模型的衍生阵列拥有更高的自由度,通过将所提模型的特定实施阵列与6种高自由度稀疏阵列相比,从理论和实验两方面证明了所提阵列的高自由度优势。2.考虑阵元间的互耦效应,在保证阵列的高自由度的情况下,提出了一种降低互耦效应的阵列形式,并且通过调整增加阵列自由度和减弱阵列互耦的优先级,提出了两种实施策略。通过与3种流行的弱互耦稀疏阵列相比,从理论和数值试验两个方面,证明了所提的两种策略的阵列,无论是阵列自由度,阵列互耦效应还是DOA估计精度都好于其他对比阵列。