在阵列信号处理实际系统中,待处理信号可能为圆信号,也可能为非圆信号,抑或圆信号与非圆信号共存。现有工作表明,通过数据增广操作以利用信号非圆性可有效提升波束形成和信号波达方向估计的性能,但相关方法仅针对窄带情形,且不能直接推广于宽带情形。论文研究了宽带条件下基于包络对齐技术的数据增广圆和非圆信号波达方向估计问题,主要研究工作及成果包括以下两个方面:(一)通过包络对齐技术,提出了信号圆商未知和已知两种条件下的线性约束最小功率宽带宽线性波束形成器。在此基础上,提出了基于宽线性波束扫描的1型和2型最小功率宽带信号波达方向估计时域方法。由于宽线性处理框架下的数据增广操作,两种方法在信号具有较大非圆率时,均具有虚拟孔径扩展作用,其分辨力优于常规线性波束扫描方法。(二)通过包络对齐和数据增广操作,并基于相应无噪阵列输出协方差矩阵的有效秩概念,通过特征分解构造增广有效噪声子空间,进而针对圆与非圆信号共存和仅存在部分非圆或圆信号两种情形,提出了基于秩亏扫描和范数零陷扫描的两种宽带信号波达方向估计时域方法。其中秩亏扫描方法在信号具有较大非圆率时,分辨力和测角精度均显著优于现有非数据增广子空间分解方法和稀疏表示方法。