传统的DOA估计算法都是针对窄带信号提出的，而窄带的DOA估计方法对宽带信号是不适用的。随着宽带信号越来越广泛的应用于通信系统中，宽带信号的DOA估计问题成为了广泛研究的热点。基本的无预处理的ISM算法存在着不能进行相干信号的DOA估计、运算量大等缺点。经典的CSM类算法，尽管采用了聚焦的思想，克服了基本ISM类算法的上述缺点，但都不能避免角度预估问题。为此，本文主要研究了经典宽带DOA估计的改进算法，重点研究了无角频分离的和基于正交展开的角频分离两种避免角度预估的宽带算法。论文首先给出了宽带信号的理论模型，通过TCT和RSS两种具有代表性的CSM类算法，说明了不能避免角度预估的缺点。对于角频无分离的避免角度预估的宽带算法，论文主要研究了基于阵列接收数据、基于一致聚焦和基于空间重采样三种近似拟合下的避免角度预估的宽带算法，分析推导了各自算法本身存在的问题和应用缺陷，并分别提出了相应的改进和修正算法。最后通过试验仿真验证了提出的改进和修正后算法的有效性。对于基于正交展开的角频分离宽带算法，论文提出了一种新的基于Hermite函数正交展开的宽带算法。新提出的宽带算法不仅能够有效地避免角度预估计，而且相对于已经提出的基于Bessel函数的宽带算法，具有运算量小、估计精度高等优点。通过对Hermite函数和Bessel函数的本身的性质及相应的正交展开的比较分析与理论推导，论证了Hermite函数的能量集中度高、收敛性好等优点。并通过试验仿真对比，验证了新提出的基于Hermite函数的宽带算法的上述优点。