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深空天线组阵系统需要产生低旁瓣的瞬时合成波束，以便减少临近天体的干扰，增强接收灵敏度。研究了利用梯度算法进行深空天线阵地理空间布局优化，使得合成波束满足工程需求：首先以最小化旁瓣电平为目标，建立了布局优化的目标函数和优化模型；然后给出了梯度优化算法的数学描述，讨论了梯度算法的收敛性，并确定了一套有效的搜索策略；最后，通过数值仿真验证了算法的有效性，并给出了一个规模为100个×12m深空天线阵的优化布局实例。