自适应波束形成技术是阵列信号处理的关键技术,它能够使阵列接收期望信号的同时,有效抑制干扰信号。自适应波束形成的研究由来已久,现代研究可追溯到上世纪70年代。自适应阵列天线在信号抗衰落,系统抗干扰和增加系统容量等方面有着卓越的优势,这使得通信系统的可靠性得到大幅提升。目前,该技术已广泛应用于雷达、声呐、无线通讯、生物医学和地震探测等诸多领域中。未来,面对更加复杂的电磁环境,自适应波束形成技术在各领域中的贡献将更加突出。LCMV波束形成器是本文研究自适应波束形成技术的出发点,它包括信号波达方向估计和自适应波束形成两个过程。本文从这两方面出发,研究并提出了可靠性更高的波束形成算法,具体的工作内容说明如下:1、从盲DOA估计算法出发,提出了基于数据辅助的非盲DOA估计算法。传统的盲估计算法不能有效区分目标信号和干扰信号,而且当信号数量超过限制时,无法进行估计。本文提出的非盲估计算法将本地序列和接收信号做相关,用相关值来构建空间谱,通过搜索谱峰值来查找估计角度。因为本地序列的存在,所以角度估计理论上会更加准确,分辨力也更强,有效地弥补了盲估计算法的不足;2、在传统的LC-LMS(线性约束LMS)算法基础上,提出了改进的Log-sum LC-LMS算法。本文在研究波束形成算法(LC-LMS)时,在算法的代价函数中引入级数和约束,推导出了 Log-sum LC-LMS算法。实验数据表明,与LC-LMS算法相比,新算法有更快的收敛速度和更优秀的稳态性能;3、互质阵列可以增大阵列孔径,减少阵元耦合效应,提高估计分辨率等。除了常用的均匀直线阵列模型外,本文扩展研究了 DOA估计算法和波束形成算法在互质阵列上的应用,进一步深化抗干扰通信的理论化研究内容;4、本文不仅仅开展理论分析,还有工程实践验证。首先,本文对非盲DOA估计进行FPGA实现,用两次不同精度的角度搜索代替全范围精确的角度搜索,实现相同功能的同时,有效地节省了硬件资源,大大提高了计算速度。然后,选取LC-LMS算法,结合流水线技术等,完成了该算法的硬件编程。随后的模块仿真数据,以及FPGA仿真结果与浮点Matlab仿真结果的对比,验证了整个设计的有效性和可靠性。