随着目前民用及军事现代化信息技术的发展，“空天地一体化”信息网络技术是未来的发展方向，其中空间全方位通信起着越来越重要的作用。对于卫星通信、机载通信，“动中通”等移动通信系统，作为中继通信的空中平台，在国防、军事及民用中的作用日趋重要；尤其在一些自然灾害（地震、火灾、洪水等）和人为事件（恐怖袭击等）等突发事件发生，并对常规移动通信设施造成破坏时，建立空中平台应急系统是提高对突发事件、紧急情况的应变处置能力和维系通信的强有力手段。美国已建立“空天地一体化”的通信链路，利用空中平台对特定区域进行微波中继通信，实现了区域覆盖的广播通信，已应用于偏远山区的通信和广播、军队的区域作战、以及突发事件等领域。为了满足空中平台通信系统的需求，实现半空间全方位的电磁波辐射，在众多天线系统设计方案中，共形球面阵天线具有不可比拟的优势，同时也可用于其它地面通信系统，尤其是移动通信；另外，该天线技术亦可用于定位、雷达和导航中。综上所述，论文结合国家自然科学基金项目开展工作，研究用于空中平台的共形球面阵天线技术，文中详细论述了共形球面阵多波束天线的相关设计问题。论文的主要研究内容和工作成果如下：1.在共形球面阵的单元天线设计中，采用了圆极化微带贴片天线作为基本单元，同时采用了介质基板加载方案和缝隙耦合馈电方式，实现了高增益以及较宽的工作频带。实测结果表明，所设计的圆极化微带贴片天线在宽频带范围内，达到了高增益和优良轴比的特性。2.在共形球面阵的布阵形式设计中，研究了球面阵的布阵形式，并重点阐述了子空间划分思想和可重构子阵技术，将所需覆盖的半空间划分成3大区共25个子空间，以及将球面阵划分出25个对应的子阵，通过子阵的多波束实现半空间覆盖。3.研究了共形球面阵天线单元的非同向极化问题，理论分析了圆极化天线的交叉极化特性，并推导了采用圆极化天线作为单元的共形球面阵的远场方向图分极化表达式，进一步给出了一种有效降低圆极化共形球面阵天线的交叉极化比的方法，理论研究和仿真分析证明了该方法的有效性。4.研究了共形球面阵天线的波束成形算法问题，设计了一种用于共形球面阵天线的三维方向图综合算法，该算法结合了现有主流智能优化算法的优势，如遗传算法，粒子群算法等。并添加了控制算子和自适应算子，进一步改进了综合算法，仿真对比结果表明，该算法具有全局搜索和收敛快的优点。5.研究了在大功分比条件下，微带T型不等功分器的设计方法。讨论了常规T型不等功分器的设计局限性，在此基础上，提出了2种新型T型不等功分器的设计方法：一种是利用单枝节网络等效替换高阻抗线来实现大功分比，解决了高阻抗线的实际加工问题，具有明显的工程实用价值。另一种是采用短截线实现任意功分比，回避了高阻抗线的问题。最后利用该方法制作了一个T型不等功分器，实测结果和仿真数据吻合良好，证明了该设计方法的正确性和有效性。最后，在以上理论研究基础上，完成了共形球面阵天线的实物加工和测试，实测结果表明所设计的共形球面阵天线能够满足设计要求，达到预期目的，并且仿真方向图与实测方向图相符较好。进一步证实了理论研究的正确性。