波束形成是阵列信号处理和智能天线系统的关键技术,普遍应用于雷达、医学、声纳、移动通迅、电子干扰与侦察等领域。在相控阵雷达中,调整各发射阵元的相位移可以形成所需要的波束形状、波束指向和波束数量。同样,改变各接收阵元的相位移,可以接收指定方向的回波(接收波束)或多路不同方向的回波。接收波束形成通常在接收回波数字化后的数字域实现。早期相控阵雷达带宽比较窄,距离分辨率低,采用相位控制的波束形成方法已经成熟,性能也相当好。随着对雷达性能要求的提高,相控阵雷达或阵列声呐等的带宽越来越宽,距离分辨率也越来越高,传统相控阵波束形成方法出现孔径渡越和频率色散现象。针对宽带、超宽带相控阵雷达频率色散和孔径渡越问题通常采用子带处理方法降低孔径渡越和频率色散现象。抛物面天线不存在孔径渡越和频率色散问题。本文借鉴抛物面波束形成原理,研究采用时间延迟代替相位移补偿波程差的时控阵技术实现宽带阵列无色散无孔径渡越的波束形成方法。要达到相控阵雷达波束形成的精度,延时精度要达到相控阵雷达的移相精度。该方法适用于宽带阵列雷达、宽带阵列声呐和宽带麦克风阵列。本文的主要工作和贡献如下：1、研究了超宽带相控阵中存在的主要问题。介绍了抛物面天线和相控阵天线的区别,研究宽带相控阵天线孔径渡越和频率色散的生成机理,分析孔径渡越和频率色散对波束形成和信号处理的影响,用lATLAB软件进行了仿真验证。2、分析超宽带相控阵常用的几种方法,提出了时控阵原理和实现方法。分析了门电路延时相控阵、光纤延时相控阵和子带处理的超宽带相控阵波束形成方法,给出了真延时时控阵的基本原理和实现方法,进行了仿真研究。仿真结果表明真延时方法对每个频率点都进行延时处理,检测效果非常好,子带处理会对雷达信号处理产生一定的误差,最终检测效果不如真延时方法。3、研究超宽带时控阵波束形成方法。将两种经典到达角估计方法——MUSIC算法和ESPRIT算法用于时控阵的超宽带到达角估计,建立了数学模型。用ATLAB仿真的结果表明,基于真延时的到达角估计的精度更高、分辨性能好。4、研究了时控阵麦克风阵列。重点研究时控阵麦克风波束形成的3种方法,分别为常规波束形成方法、最佳波束形成方法及自适应波束形成算法。对麦克风阵列信号建模,用3种方法进行波束形成,MATLAB仿真表明：常规波束形成方法不能有效抑制噪声和干扰,即使加窗也只能改善x轴或y轴效果；自适应波束形成算法具有更好的指向性,但是x轴旁瓣相对变宽；最佳波束形成算法可以有效地减少噪声和干扰对信号的影响。本文研究了超宽带阵列波束形成的新方法。提出基于真延时的时控阵方法实现超宽带阵列波束形成技术。并对超宽带时控阵雷达波束形成和超宽带时控阵麦克风波束形成进行了较为深入的研究和仿真验证。研究结果表明时控阵波束形成没有孔径渡越和频率色散问题。