本文首先回顾了麦克风阵列信号处理的研究历程,简述了波束形成问题的常用设计.麦克风阵列宽带波束形成的设计可以建立为一个优化问题.当滤波器长度比较大时,问题最优解对应的实际响应函数在过渡带区域会出现非常严重的振荡.本文建立了改进的波束形成设计问题,使得当滤波器长度充分大时,实际响应函数在过渡带区域也非常光滑,并且与原波束形成设计的性能非常接近.此外,本文给出了原波束形成设计与光滑过渡带设计的性能分析,并通过数值举例验证了光滑过渡带设计的有效性.本文研究的主要内容如下:第一章为绪论.首先介绍信号处理的原理,接着给出麦克风阵列的信号处理特点及应用领域.第二章介绍了一些麦克风阵列设计的常用优化问题,如半无限规划和半正定规划.第三章介绍了麦克风阵列波束形成设计问题中,对于不同的目标函数设计的波束形成问题也不一样.因此,本章节介绍了五种目标函数,及其相应的波束形成设计问题.第四章第一节介绍麦克风阵列设计的鲁棒性问题和滤波器设计问题中出现的吉布斯现象;第二、三节分别从远场和近场两种环境介绍了麦克风阵列设计的鲁棒性问题.当滤波器长度比较大时,虽然解的最优性保证了,但是过渡带区域出现了严重的吉布斯现象.因此,对波束形成问题进行改进,即通过在过渡带区域增加光滑的目标响应,建立了一个新的设计问题并对其求解.接着对问题的性能进行分析,最后通过数值举例验证了过渡带区域增加光滑的目标响应,可以消除吉布斯现象.第五章是本文工作的总结,并对后续的研究工作做出展望.