为了获得更高的距离分辨率和角度分辨率,大型阵列雷达系统往往会增大天线孔径,采用成百上千个阵元组成天线阵列。如果每个阵元都有各自的处理通道,在阵元级进行自适应波束形成,不仅会消耗大量的硬件成本,还会大大增加系统的运算量,难以在实际工程中设计实现。为了克服这些困难,可以将所有阵元按工程实际情况合理地划分到不同子阵中,同一个子阵内的阵元共用一个处理通道,从而在子阵级进行自适应波束形成,通过这种方式可以大大降低系统的硬件成本和运算量,使得工程应用成为现实。本文完成的主要工作如下:首先介绍了自适应波束形成的基础理论。根据与工程项目相关的窄带信号模型,介绍了其阵列方向图的计算方法。通过分析常规波束形成的局限性,得到自适应波束形成在抗干扰方面更具优势,并通过仿真对几种最佳权向量计算准则和经典自适应算法进行了详细的对比分析。然后研究了在子阵级进行自适应波束形成的相关理论。通过比较几种基本的子阵划分方式,结合某阵列信号处理系统的应用环境,重点提出了一种异形阵的子阵结构,并通过仿真对全阵元级、均匀划分子阵级以及异形阵的波束形成性能进行了详细的对比分析,从而得到异形阵结构的波束形成性能确实优于基本的均匀划分子阵结构,可在工程项目中应用。对于非均匀划分子阵结构,可以使用等噪声功率法进行归一化处理,并通过仿真对该方法波束形成性能的优化效果进行了分析。最后在某阵列信号处理系统的硬件平台上设计实现了DSP和FPGA组合架构下的数字波束形成器。首先在DSP中基于C语言和DSP库函数实现了自适应权值的计算,包括协方差矩阵的求解、矩阵求逆的运算以及权系数的计算。然后基于高速收发器结构实现了串行Rapid IO实时通信的过程,并详细介绍了DSP端和FPGA端的设计方法。接着在FPGA中基于Verilog硬件描述语言和乘加器级联结构实现了数字波束形成,并介绍了主要资源的消耗情况。最终通过对不同模块进行功能测试验证了上述实现步骤的可行性,该方案具有实际应用价值。