阵列信号处理技术在雷达、声纳、现代通信、地质勘探、射电天文学以及医学成像等多个国防技术和国民经济领域得到了广泛的应用。其中,波束形成是阵列信号处理的一个非常重要的技术,其功能是进行空域滤波,增强从某特定方位或位置入射到基阵的信号,抑制其他方位或位置的干扰与噪声,提高信噪比,为后续信号检测与处理创造条件。而宽带信号相对窄带信号具有诸多方面的优势,比如由于宽带信号具有携带的目标信息量大、混响背景相关性弱、有利于水下目标检测及参数估计与目标特征提取等,使得宽带波束形成器成为信号处理领域中重要研究方向和研究热点。本论文的主要研究内容可归纳如下:1.介绍水下多径信道及传播损失、水下目标辐射噪声产生的机理及特性。分析典型舰船辐射噪声的产生机理、特性和构成,对水下目标辐射信号进行建模和仿真。通过建模对舰船辐射噪声频谱特征进行了分析。2.研究了几种窄带波束形成的方法,包括常规波束形成方法、ESPRIT波束形成方法、Root-MUSIC波束形成方法。通过实验仿真分析各个算法的优缺点。3.研究了宽带波束形成器的一些方法,包括频域波束形成器、时域波束形成器。分析了经典时域宽带波束形成器存在的缺陷,进而得出实现恒定束宽的两种思路,即随频率变化改变阵元间距或阵元数、随频率变化改变阵元加权系数。4.在子带划分法的基础上,研究了基于时域FIR滤波器组的恒定束宽宽带波束形成器。分别研究了LMS自适应滤波器、基于BP神经网络实现的滤波器。讨论了滤波器的阶数和代价因子的取值对逼近效果的影响。5.以均匀线阵为模型,在System Generator平台上设计实现波束形成器。