波束形成,一种用于定向信号传输或接收的传感器阵列信号处理技术,已广泛应用于通信和导航系统。在声纳、通讯、雷达、地震、音响和麦克风阵列等领域有着重要的应用。波束形成的目标是通过增强期望信号在来波方向的增益,同时抑制其他来波方向信号以及背景噪声,从而提高系统的信号干扰噪声比(SINR,Signal-to-interfere and noise ratio)。在实际应用中,宽带信号的优势明显,其较高的分辨率能够改善系统的通信、检测等性能。因此在雷达、通信和声纳等系统中经常使用宽带信号。所以设计和研究宽带信号波束形成器有着重大的现实意义。本文以宽带信号波束形成器为主要研究内容。首先讨论了当前常见的宽带波束形成器—Frost波束形成器。随着信号带宽的增加,滤波器抽头数目也相应增加。从而导致计算量变大,权值收敛的速度减慢,系统的自适应调节能力下降等问题。为了解决这些问题,本文研究了以下几个方面的内容:1、针对上述问题,我们提出了两种新的结构来实现宽带波束形成:树形结构和改进的树形结构宽带波束形成器。树形结构是由一些模块级联组成,这些模块是以Frost波束形成器为基本组成,它们有较少的通道数和抽头延迟级数。设计了树形结构的算法和流程,并讨论了该算法的计算量和理论输出SINR。2、为了实现树形宽带波束形成器的权值更新,提出了两种迭代方式:层—层迭代和步—步迭代。两种迭代各有优劣,前者可获得较高的SINR,后者的更新时间更短。通过对比树形结构和等效的Frost宽带波束形成器,树形结构波束形成器的计算负荷显著减小。此外,各模块实现了并行更新,这有利于增强系统的实时性。3、讨论了存在导向矢量误差和干扰情况下,系统的鲁棒性和有效性。将干扰源分为单一窄带源、单一宽带源、双宽带源三种情况进行仿真。通过计算机的仿真可以验证树形结构是有效的。因为新型结构从本质上说是次优化的,所以上述优点的获得是以牺牲输出SINR为代价的。在实际应用中,往往看重系统的稳健性和实时性,所以这种牺牲是值得的。