随着阵列处理技术的发展,波束形成技术在雷达、通信、电子侦察等领域得到了广泛的应用。理想条件下,传统波束形成技术可以有效地增强期望信号,抑制干扰和随机噪声。但实际环境中,信号的多径传播现象普遍存在,传统波束形成技术会造成期望信号的部分或完全对消,使得波束形成性能严重下降,甚至失效。针对此问题,本文研究了窄带多径信号联合接收波束形成算法、低复杂度宽带多径干扰抑制波束形成算法和稳健宽带多径干扰抑制波束形成算法。主要工作及成果如下:1.针对多径环境下传统Capon波束形成器性能下降的问题,提出一种基于反对角单位阵的窄带多径信号接收波束形成算法。该算法首先分析了期望信号对消的原因(对应期望信号和多径干扰的阵列输出间的相位差始终在??附近变化),然后利用反对角单位阵构造新的阵列接收数据协方差矩阵和导向矢量,并根据最小方差无畸变(minimum variance distortionless response,MVDR)准则求解最优加权矢量。该算法无需估计多径和非相关干扰信号的来向,而且可以通过调整选取的阵元个数获得不同的阵列输出性能。仿真实验表明该算法的性能优于传统Capon和多径信号接收类算法。2.针对时域模型下传统宽带空间平滑算法子阵协方差矩阵构造复杂度较高,阵列输出性能较差的问题,提出一种基于改进空间平滑的时域宽带多径波束形成算法。该算法通过重新排列宽带时域模型阵列接收数据,构造新的空间平滑子阵协方差矩阵,降低了宽带空间平滑算法中子阵协方差矩阵构造的复杂度,并消除期望信号对阵列接收数据协方差矩阵的贡献,进一步提高了空间平滑算法对宽带多径干扰的抑制性能。仿真实验表明,该算法能在多径干扰方向自适应形成零陷,输出性能明显优于基于时域模型的传统空间平滑算法。3.针对期望信号存在指向误差和多个多径干扰时,Duvall结构波束形成器性能下降问题,提出一种基于协方差矩阵重构的稳健宽带多径波束形成算法。该算法首先通过重构经Duvall结构后阵列接收数据协方差矩阵,将干扰方向的阵列响应约束引入到阵列输出功率最小化约束中,使输出波束可以在多个多径干扰方向自适应地形成零陷。然后结合最差性能最优波束形成算法和空间响应变化约束(spatial response variation,SRV),实现了算法的稳健性。理论分析与仿真实验表明,该算法可以有效抑制多个多径干扰,且具有较好的稳健性。4.针对传统空时结构宽带多径波束形成器结构复杂及稳健性差的问题,基于相位约束和能量聚焦,提出一种均匀直线阵下稳健宽带多径干扰抑制波束形成算法。首先分析频率变化与角度变化对阵列响应相位的影响,通过对期望信号不同频点施加阵列响应幅度和相位约束,实现稳健宽带波束形成;然后在波束旁瓣区域引入虚拟干扰源构造能量聚焦矩阵,通过主瓣宽度的迭代处理,整体控制输出波束旁瓣级,将旁瓣区域能量聚焦到主瓣区域,实现多径干扰条件下的稳健宽带波束形成。仿真分析与实际数据验证表明,该算法可以有效地抑制多径干扰,稳健性较好且具有较高的输出信干噪比。