波束形成研究是阵列信号处理一个重要的组成部分,被广泛应用于侦察接收、雷达、声呐和地质勘测等领域中,目的是抑制干扰信号和提高信噪比。早在上世纪六十年代,科研人员已经研究窄带信号波束形成技术,随着电子技术的发展,宽带信号在科研和实际应用中的地位越来越突出,宽带信号波束形成技术有了很大的发展,本文主要研究了宽带信号波束形成算法,具体工作如下:1.介绍了波束形成技术的模型以及基本理论。介绍了窄带信号和宽带信号的模型,建立了阵列接收窄带信号的模型,根据窄带信号与宽带信号的联系,拓展得到宽带信号的接收模型。2.研究了窄带信号波束形成算法和方向图综合算法。针对常规波束形成算法存在副瓣电平较高和角度分辨力低的问题,讨论了最小方差无畸变响应(MVDR),该算法在期望信号无失真接收和抑制干扰信号的前提下,使得阵列的输出最小以提高信噪比。为了获得具有预置性能的波束图,研究了Olen-Compton算法和凸优化法这两种阵列方向图综合算法,Olen-Compton算法通过在波束旁瓣区域设置干扰信号以降低旁瓣电平,并对干扰的功率进行自适应调节以得到一致的旁瓣电平;凸优化方法将天线方向图综合问题建模成凸优化问题,并用凸优化求解方法进行求解,最后对上述算法进行了仿真分析。3.研究了时域宽带波束形成算法。针对常规宽带波束形成算法中存在指向偏移的问题,将延时处理加入到常规波束形成中,研究了窗函数和最大平坦逼近准则这两种分数时延滤波器,并将其应用于宽带波束形成,仿真结果表明这两种滤波器能够实现宽带波束形成。4.研究了频域宽带波束形成算法。频域宽带波束形成算法是先将信号从时域变换到频域,然后针对每个频点采用窄带波束形成算法,再对各个频点波束形成后的数据进一步处理完成最后的波束形成。ISM算法求得每一个子带的波束时采用平均加权,不同频率的波束图之间差异较大且不能用来处理相干信号。CSM算法将不同频点的数据通过聚焦矩阵变换到同一个频点从而可以处理相干信号,其波束图的差异较小。CSM算法中,聚焦矩阵的构造依赖于信号入射角的估计(DOA),DOA偏差直接影响聚焦矩阵的性能。基于此研究了全向聚焦算法,该算法使所有方位角上的聚焦误差最小,对DOA误差具有将较强的稳健性。研究了主瓣干扰下的波束保形算法,通过阻塞矩阵对接收信号进行干扰相消预处理,阻塞主瓣干扰,使得聚焦算法在存在主瓣干扰时仍然能够形成波束。最后对上述算法进行仿真和性能分析。