当前,为了提高频谱利用率和无线信道容量,将轨道角动量(Orbital Angular Mormentum,OAM)引入到无线通信领域中。利用携带不同模式的OAM电磁波之间的正交性,实现无线通信领域中信道容量的突破。本文围绕携带OAM的阵列天线及其优化算法进行研究,主要工作内容如下:首先,对于携带轨道角动量的阵列天线发展现状进行了简要的概述,介绍了轨道角动量的基本原理、阵列天线及优化的相关理论知识,以及产生轨道角动量的常见方法和实例。为后续的研究工作提供了所需的理论支撑。其次,基于直线型阵列天线和圆形阵列天线的原理,设计了一款携带OAM的圆柱形阵列天线,并对其进行了电磁仿真和数值计算。分析结果表明,圆柱形阵列天线能很好地辐射OAM电磁波,相比传统的圆形阵列天线有更好的定向方向性,并且电磁仿真和数值计算结果能得到很好地匹配。最后,我们针对传统OAM阵列天线辐射锥形波束导致传输距离短、接收天线小型化设计困难的缺点,应用两种算法对圆柱形阵列天线结构参数进行优化。一种是引入遗传算法对圆柱形阵列天线的电流激励幅度和相位进行优化。考虑到遗传算法的缺陷,我们提出了另一种改进的方法,将待优化参数减少为单一参数,并对表征天线定向方向性的最大辐射方向和方向性系数进行分析,从而达到优化的目的。