近年来,阵列信号处理的应用领域和宽带信号的应用背景越来越广泛,传统的窄带数字波束形成器已经不再能满足日益增长的需求,对宽带相控阵数字波束形成技术的研究变得越来越重要。本文从宽带相控阵的常用信号和干扰模型出发,研究了针对宽带信号的自适应波束形成结构:空时处理结构和频域DFT处理结构,以及相关的准则与算法,并在此基础上研究了针对大型阵列的分子阵宽带自适应波束形成结构,分析了不同结构下波束形成器的干扰抑制性能。然后针对宽带期望信号从非阵列法线方向入射的情况,推导了预延迟处理对干扰信号入射角的影响,并且研究了一种基于线性约束最小方差(LCMV)算法的无需预延迟处理的波束形成结构。最后为了在不损失干扰抑制性能的前提下增加用于保护期望信号的自由度,提出了一种无需预延迟处理的改进的波束形成器。本文的主要研究内容如下:首先,由于宽带信号频率的变化性,直接通过时延对宽带相控阵接收信号进行建模,并通过分数时延滤波器来获得精确的阵元间时延。本文还介绍了几种常用的宽带信号模型和波束形成性能指标。其次,本文从波束形成结构和阵列结构两方面介绍并研究了宽带相控阵的自适应波束形成理论。通过与纯空域处理结构的对比仿真验证了空时处理结构对宽带相控阵的有效性,通过方向图研究并对比了两种频域DFT处理结构的波束形成性能。然后研究了分子阵的宽带波束形成结构,并通过仿真验证了不同子阵划分方法的目的和意义。然后,针对宽带期望信号从非阵列法线方向入射的情况,推导了预延迟处理的相关公式,并通过仿真验证了干扰信号的等效入射角。研究了一种基于LCMV算法的无需预延迟处理的波束形成结构,并通过仿真验证了其能够为非阵列法线方向入射宽带期望信号良好的增益。最后,在无需预延迟的波束形成结构基础上,提出了一种自由度更高的改进的约束矩阵设计,经过低秩估计后,能够在不增加阵列成本的前提下对期望信号进行更好的约束,并通过对比仿真验证了该设计的有效性。