基于麦克风阵列的宽带波束形成技术在高性能音频信号采集、声源定位等领域具有广泛的应用。但麦克风阵列往往会存在失配误差，波束形成器的性能会下降，因此设计稳健的宽带波束形成器具有重要的意义。在基于凸优化的稳健远场宽带波束形成器设计中，目前对权值的白噪声增益范数约束大小如何确定是一个关键问题，为此本文给出了凸优化设计中对权值范数约束大小的公式推导。此外在某些特定应用场景中，目标声源信号是运动的，而常规的波束形成器每个波束指向下对应相应固定的权值，改变波束指向需重新求解权值，很难实时迅速调整波束指向，基于此本文采用Farrow结构滤波器，研究了波束指向可调的频率不变波束形成器(Frequency Invariant Beamformer, FIB)的稳健设计。本文所做的工作主要包括以下几点：1、研究了远场最差性能最优化稳健波束形成器设计方法。在该设计中，如何确定误差参数是其中的关键。本文假设阵列存在幅度相位误差、位置误差或者同时存在这两种误差，并且已知误差分布的最大值，分别推导出误差参数的下限，最后通过仿真实验验证了方法的有效性。该设计可以转化为凸优化问题，通过SeDuMi软件包解出最优的权值。2、在实际应用中，由于阵列同时存在最大误差的概率较小，最差性能最优化设计会对波束造成过约束问题，因而导致信号在通带内尤其是通带边缘处产生低通滤波，引起信号失真。为了解决该问题，研究了基于最差平均性能最优化的稳健设计方法。在该设计中，假设已知阵列误差统计平均值的最大值，一一推导出误差参数的下限。最后通过仿真实验与最差性能最优化方法进行比较，该方法得到的波束形成器性能更优。3、为了实现波束指向能够实时迅速调整，研究了基于Farrow结构的波束指向可调的宽带波束形成器。在现有的基于最小二乘波束指向可调的稳健波束形成器设计中，对于宽带信号，会存在频率不一致问题。为了解决该问题，我们添加SRV参量约束，设计了基于最小二乘的波束指向可调稳健FIB。最后将这两种设计效果通过仿真进行了比较，结果表明基于最小二乘的宽带稳健FIB设计的频率一致性更优。