数字波束形成技术是阵列信号处理中的关键技术之一,在数字阵雷达当中常被用作抗干扰算法。在实际应用中,由于导向矢量失配、期望信号功率过强等情况的出现,导致了波束形成器性能的严重衰退。因此,稳健的自适应波束形成算法成为了相关领域国内外研究人员所研究的重点。本文的主要研究内容是分析了MVDR算法在期望信号导向矢量存在失配时的性能,并分别研究了基于期望信号导向矢量估计的稳健波束形成算法和基于协方差矩阵重构的稳健波束形成方法。本文具体研究工作如下:首先,介绍了阵列信号处理的基本模型。这是研究自适应波束形成算法的基础。并给出了阵列波束图、输出信噪比等这些衡量波束形成算法性能常用指标。之后研究了几种常见的稳健波束形成算法,并通过仿真实验对它们进行了比较。然后,在有限快拍数下当期望信号导向矢量存在误差时就期望信号功率对MVDR算法的性能影响进行了分析。通过将导向矢量失配量带入到MVDR算法的权向量中,得到有限快拍数下权向量的另一种表示。基于这种新的权向量表达式,对期望信号功率等对MVDR算法在期望信号导向矢量存在误差时的性能影响进行了深入的分析。最后通过仿真实验将理论分析的结果与仿真结果进行对比,以验证理论分析的正确性。随后,研究了几种近几年国内外学者提出的基于导向矢量估计的稳健自适应波束形成算法。这些方法都是在期望信号来波方向存在失配时,利用已知的期望信号所在范围这一信息来估计出真实的导向矢量。仿真结果表明这些方法在一定程度上具有稳健性,但是基本上没有一种方法不受期望信号功率制约。即有些方法只适用于期望信号功率不是很强时,而有些方法只适用于期望信号功率大于干扰信号功率时。最后,针对现有稳健方法受期望信号功率制约这一问题,先是研究了两种基于干扰加噪声协方差矩阵重构的稳健自适应波束形成算法。它们通过重构干扰加噪声协方差矩阵的方式以解决期望信号功率过强时波束形成器的稳健性问题。随后,针对这两种方法存在的问题,研究了一种基于协方差矩阵稀疏重构和导向矢量估计的改进稳健波束形成方法。仿真实验表明这种方法在导向矢量存在失配以及期望信号功率较强时仍然具有良好的性能。