在声场空间相关半径内，基阵的孔径尺寸越大，输出波束宽度越窄，但是出于实际情况的限制，基阵尺度不可能做得很大。基于信号到达每个基元的时间不同，虚拟阵元法在时域上利用基元间的相位信息，对实际阵列进行了虚拟扩展。仿真结果显示：虚拟阵元法应用于面阵，在输入信噪比较低的情况下仍可以准确判断来波方向。 相对于传统的声压阵，矢量阵形成的波束主瓣更窄，旁瓣级更低。矢量水听器成阵技术和阵型设计也受到人们越来越多的重视，成为水声工程领域令人瞩目的研究方向之一。本文首先研究了二维平面内任意阵型的波束优化设计问题，对两种优化方法进行仿真，分别取得了降低左右第一旁瓣和实现等旁瓣级输出的结果。然后利用虚拟阵元法，将平面基阵的孔径在虚拟的意义上进行扩展，得到了较普通波束形成更窄的束宽；最后，将以上方法应用于矢量阵得到了更低的旁瓣。 本文中用到的新方法是可行的，应用于平面基阵可以有效地提高基阵的分辨率，避免空间方位模糊。