基阵的角度分辨力受到基阵孔径的限制，俗称“瑞利限”。本文主要研究虚拟阵列扩展技术，构造虚拟阵元位置处的信号或信息，扩展阵列孔径，提高角度分辨力。本文首先简要介绍了常规波束形成的原理和矢量信号处理的基础，并利用常规波束形成对虚拟后的阵元信号进行处理和性能比较。然后研究了三种虚拟阵列扩展方法:四阶累积量法、外推法、内插法。四阶累积量虚拟阵列扩展法能够抑制高斯噪声，将基阵扩展到二倍孔径。论文的工作将该方法推广到矢量阵信号处理上。常规外推法在信噪比较低时性能较差，改进方法利用Bartlett空间谱作为先验知识，使其适合于水声阵列信号处理。常规的内插法主要应用于阵型变换，不适用于线阵的孔径扩展，论文将内插思想与自回归AR模型相结合，使得内插法适用于线阵孔径扩展。本论文的主要内容是对于上述三种方法都进行理论建模、实验仿真，比较它们间的优劣势。仿真实验结果表明:四阶累积量法效果好，但计算量大，不能够恢复时域信息;对于两个目标靠得太近时，外推法效果不好，外推性能受到信源个数影响;内插法需要知道信源的个数，扩展能力也受到信源个数影响。最后，利用三种算法分别对实验数据进行处理，验证算法的性能。处理结果表明了三种方法处理效果都较常规波束形成有很大提高。