超宽带雷达具有较强的距离分辨力、良好的目标识别能力以及良好的抗干扰性能,在很多场景中发挥着重要作用。然而,超宽带雷达信号带宽较大,传统的窄带数字波束形成(Digital Beam Forming,DBF)方法不再适用,因此需要寻找新的方法解决超宽带信号的数字波束形成问题。本文重点研究了基于空时转换的超宽带信号DBF方法,采用延迟接收的方式将阵列空域信号转化为时域信号,再对时域信号进行滤波处理,从而实现超宽带信号的DBF,避免了由超宽带信号的孔径渡越带来的波束指向偏移、测距分辨力下降等问题。此外,阵列信号通过单通道进行接收,避免了通道间幅相误差,降低了天线系统的硬件成本。本文主要工作包括如下:首先,本文对现有单通道DBF方法的性能和存在问题进行分析,并给出在循环时延编码阵列和空时编码阵列结构下超宽带雷达实现单通道DBF的信号模型。为解决空时编码阵列结构下单通道接收带来的高旁瓣问题,采用一种基于空间码捷变的超宽带雷达单通道DBF方法,将经过非相关空间码调制的多个脉冲DBF输出结果相参积累,从而有效降低距离维和角度维旁瓣电平。其次,现有的单通道DBF方法在接收端通过时域滤波实现对方向角的选择,在超宽带条件下,基于时域卷积的DBF性能会受到信号采样率与阵列空时响应函数不匹配的影响。针对这一问题,本文在空间码捷变的空时编码阵列的基础上,给出一种频域等效DBF算法。通过构造可以精确生成的频域滤波函数,使得超宽带条件下DBF性能不受信号采样率的影响,在波束指向角较大时,可以避免由于采样率失配导致的波束失真问题。此外,在频域DBF算法的基础上考虑了目标运动补偿,可以避免由于目标运动导致的DBF性能下降。通过数值模拟验证了该方法的有效性。最后,本文将阵列延迟接收的方式用于发射,即各阵元以一定时间间隔发射相同的基准信号,利用延迟发射信号的空-时-频耦合特性,实现阵列在单脉冲内对指定范围的波束扫描。脉内时间波束扫描等同于频率扫描,因此,在阵列接收端可通过单阵元、单通道对信号进行接收,并利用频域带通滤波器得到指定角度的回波信号,从而实现DBF。阵列的延迟接收结构和延迟发射结构相对应,在实际的使用中较为灵活,且其波束控制复杂度低,工程实现较为简单。