随着宽带信号处理技术的不断发展，宽带波束形成技术在雷达、通信、声纳等领域的应用也越来越广泛。当宽带信号沿着波束非主轴方向入射时，阵列输出的高频能量将存在部分损失，导致输出波形发生畸变。为此，本文基于阵元延迟线(Sensor Delay Lines, SDL)阵列模型，主要研究低复杂度的宽带恒定束宽波束旁瓣控制及干扰抑制、宽带线性约束最小方差(Linearly Constrained Minimum Variance, LCMV)波束形成器的约束矩阵设计、基于波束空间的宽带自适应恒定束宽波束形成，以及存在期望信号指向误差时稳健宽带恒定束宽波束形成等问题。主要工作及研究成果如下：1、针对宽带恒定束宽波束旁瓣控制及干扰抑制问题，提出一种基于离散SRV(spatialresponse variation)的宽带恒定束宽波束形成算法。该算法首先对SRV进行离散化处理，然后从波束图优化的角度，在保证期望信号无失真的同时，对期望方向逼近精度、旁瓣级、主瓣宽度、SRV等进行优化约束，分别建立波束旁瓣控制和干扰抑制的数学优化模型，最后将其转化为二阶锥规划问题进行求解，实现宽带波束形成。仿真实验表明，该算法恒定束宽性能较好，旁瓣整体较低，在干扰方向形成了深零陷，且计算复杂度较低。2、针对期望信号非水平入射时传统宽带LCMV算法的约束矩阵设计复杂等问题，提出一种新的宽带LCMV算法。该算法以实现恒定束宽为出发点，将一组关于不同频点的约束条件整合为关于某一参考频点的约束条件，从而有效地简化传统LCMV算法的约束条件集合，并推导出最优权系数的解析表达式。仿真实验表明，该算法约束矩阵设计简单，有效实现了宽带恒定束宽波束形成。3、针对宽带自适应波束形成权系数更新慢等问题，提出一种基于波束空间的宽带自适应恒定束宽波束形成算法。该算法首先采用约束优化的方式，实现各波束域内波束的频率不变；然后结合波束空间思想，将宽带波束形成从传统的阵元域转入波束域进行处理；最后将各波束域输出连接唯一权系数，以减少自适应波束形成的权系数，利用归一化最小均方算法对各波束域输出进行滤波处理，实现宽带自适应波束形成。仿真实验表明，该算法的自适应过程收敛速度较快，且具有较好的恒定束宽特性。4、针对期望信号存在指向误差时宽带波束形成性能下降等问题，提出一种基于概率约束的稳健宽带波束形成算法。该算法分别在期望信号导向矢量高斯失配和非高斯失配的情况下，利用其概率特性设置一组约束优化条件，同时对权矢量施加模约束，并通过约束阵列响应波动程度来降低优化算法的计算复杂度；最后讨论了周期采样点数、信噪比和各约束参数对阵列波束方向图及输出信干噪比的影响。在相同实验条件下，该算法较对角加载和最差性能最优算法有更好的稳健性和更高的输出信干噪比，同时其计算复杂度低且具有良好的恒定束宽性能。