波束形成技术已经成为阵列信号处理的重要方向和热点问题，特别在混响为背景的海洋环境中，为了提高信混比，形成窄波束是十分必要的。然而，对于常规波束形成要形成窄波束，当入射信号的频率一定时，一般只有增加基阵孔径，即增加基元数或者增大基元间距，而在实际工程中，二者均受一定条件的限制而不能做的很大，因此，一种有效抑制混响的波束形成方法是十分必要的。本论文深入、系统的研究了虚拟阵元波束形成方法。主要的研究内容包括： 首先，本文系统的研究了波束形成算法和“虚拟阵元”算法的基本理论，提出了改进的虚拟阵元波束形成方法。该方法的基本思想是通过对数目已知的实阵元接收数据，求出各虚拟阵元的接收信号，从而使基阵孔径在虚拟的意义上得到扩大，实现小尺寸基阵的低频窄波束。 其次，对常规波束形成、虚拟阵元波束形成和改进的虚拟阵元波束形成进行了仿真研究，研究表明：与常规波束形成方法相比，虚拟阵元波束形成方法能在较低的信噪比条件下工作，且能够有效地抑制干扰和噪声；改进的虚拟阵元波束形成方法不但能在较低信噪比条件下工作、有效抑制干扰和噪声，而且获得了较好的方位分辨率，同时也有效的降低了运算量。 最后，通过对半掩埋目标和掩埋目标的声学探测实验，得到了常规波束形成、虚拟阵元波束形成和改进的虚拟阵元波束形成算法在工程实践中的适用条件。