波束形成在所需空间方向上形成一定形状的方向图,让有用信号通过,抑制其他方向上的信号;而在该波束方向上无法细分干扰信号和期望信号。在分布式天线场景下,利用聚焦达到信号能量在特定空间的会聚,可以在一定程度上细分任意空间中的干扰信号和期望信号。从物理本质上来看,信号聚焦与波束形成都是使信号能量在特定空间方向上会聚。由于其信号处理方法的不同,信号聚焦更适合于分布式天线阵列的近距离通信环境。目前关于信号聚焦的研究文献还比较少。超宽带技术具有功耗低、传输速率高、抗干扰能力强等优点,较好的满足了现代通信的要求,在实际应用中吸引了广泛关注。因此,超宽带波束形成是本文的另一个研究内容。本文在下述三个方面做了一些工作:本文研究了在阵列信号处理中的三个窄带信号判定准则:相对带宽准则,自相关矩阵特征值大小准则和SNEE准则。理论推导和仿真结果表明:相对带宽准则采用相对带宽直接判断,形式简单。相关矩阵特征值准则考虑了阵元数目,信噪比等因素,较全面的考虑了阵列信号处理的背景。SNEE准则通过利用窄带波束形成处理信号的效率,直观的判断一个阵列信号是否符合窄带假设。本文以基于方波脉冲信号模型的均匀线阵为例,给出了聚焦波形设计的基本原理。在该原理基础上,仿真研究了在集中式和分布式天线场景下聚焦接收信号波形与能量;研究了在二维空间区域和三维空间区域,分布式天线场景下的聚焦波形设计;仿真研究了阵元数目,信号脉冲宽度和聚焦点位置选择对于信号聚焦的影响。仿真结果表明:信号脉冲宽度越小,周围点接收信号能量下降越快,聚焦效果越好;当阵元数目增加时,要取得更好的聚焦效果;另外,在固定大小的空间区域内,沿聚焦点出发,在测度较小方向上的点接收能量变化较慢。本文研究了基于高斯脉冲信号的超宽带时域波束形成系统;分析了由该系统的接收脉冲波形得出的空时分辨率函数,空频分布函数和单脉冲跟踪信号以及峰值功率方向图和能量方向图的表达式并做了相应的仿真。仿真表明:脉冲波形的波束图没有旁瓣,也就没有必要通过对阵元的幅度加权的方法来抑制旁瓣;方向图的分辨角是阵列大小和频率带宽的单调递减函数。本文的研究成果可应用于下一代基于协同分布式天线思想的分布式蜂窝移动通信网、分布式天线无线局域网、分布式天线数字无线电视或广播等无线通信系统的信号处理技术中,具有一定的理论及经济价值。