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2050年我国要全面进入信息化社会，这就需要“空天地一体化”的信息系统，实现无线电波全方位、半空间的覆盖。卫星信息系统是“空天地一体化”系统不可或缺的一部分。传统平面阵通常只能覆盖±60°空间范围，无法满足半空间全方位波束覆盖要求。本文研究的半球圆柱混合共形阵列天线具有半空间全方位覆盖特点，利用可重构子阵实现波束成形和零陷抗干扰，可应用于地对空卫星信息系统。主要的研究内容及成果如下： 1. 设计了一款UHF波段高增益圆极化卫星通信天线单元，采用双端口的馈电方式，双微带偶极子作为辐射贴片以及圆柱反射腔，实现了天线的定向圆极化高增益辐射特性，天线的阻抗带宽以及轴比带宽均可达8.1%，带内增益大于7.4dB。研究了三种共形载体布阵方式对地对空卫星信息系统的影响，包括半球圆柱混合共形阵列，半球共形阵列以及球冠锥台混合共形阵列，依据地对空卫星通信增益等需求，最终确定半球圆柱混合共形阵列作为地对空卫星通信系统天线阵列。 2. 研究了半球圆柱混合共形阵列子阵划分方法。采用可重构子阵技术，依据阵元贡献度和增益需求等准则进行子阵划分和优化。基于子空间划分思想，采用自适应智能天线技术，实现半空间波束覆盖。依据卫星通信增益需求以及波束形成算法需求，基于半球圆柱面阵列的旋转对称性，确定阵列所有类型的子阵。 3. 研究了半球圆柱混合共形阵列远区场方向性函数。采用坐标变换的方法对半球圆柱混合共形阵列天线的阵因子进行理论推导，并结合UHF波段高增益圆极化卫星通信天线单元元因子，推导半球圆柱混合共形阵列天线的方向性函数。研究了半球圆柱混合共形阵列极化不一致的问题。天线单元放置在半球圆柱共形载体表面，受到曲率的影响使得天线单元在合成波束中的极化为非同向矢量叠加，形成多极化方式，产生交叉极化分量，这严重影响共形阵列波束赋形及波束扫描性能。本文采用旋转投影法及初相补偿法对共形阵列天线进行极化补偿，降低了共形阵列的交叉极化电平，并取得了较好的效果，解决了半球圆柱混合共形阵列主波束极化相消的问题。 4. 研究了半球圆柱混合共形阵列波束形成算法，分别采用自适应粒子群-遗传混合算法（AHPSOGA），自适应量子粒子群算法（AQPSO）以及LMS算法，实现了半球圆柱混合共形阵列在全方位半空间的自适应智能波束形成。本文所采用的算法结合有源方向图理论，在算法中加入阵列中每个阵元的元因子数据，以提高赋形效果与实际情况的吻合度。在高仰角0°≤θ≤52.5°范围内，针对来波方向形成通信主波束，同时压制副瓣电平。在低仰角52.5°≤θ≤90°范围内，针对来波方向形成通信主波束，同时针对干扰方向形成双零陷以及压制副瓣电平。