波束形成是阵列信号处理的关键技术之一,已广泛应用于无线通信、声纳、雷达等领域。随着信号处理环境日趋复杂以及宽带应用的飞速发展,波束形成需要具有更宽的频率带宽从而满足实际应用的需求。在宽带波束形成中,传感器阵列通常需要无失真的接收宽带信号,则需要通过非频变波束形成（Frequency-Invariant Beamforming,FIB）技术。因此,FIB已经成为阵列信号处理领域研究的一个重点方向。本文将对FIB的高效综合方法进行深入研究,主要内容包括:1)阐述FI波束形成器的滤波求和阵列数学模型;研究两种经典的FIB技术,包括基于凸优化的FIB和基于傅里叶变换的FIB,并阐述其详细推导过程;提供这两种方法的FI方向图综合实例,通过综合结果直观体现方法的优缺点。2)详细分析经典的傅里叶变换FIB存在的两方面问题,包括匹配方向图所产生的问题以及方法本身存在的固有问题;针对第一个方面的问题提供了具体的改良方案,改良的方法能够综合含空频领陷的FI方向图,且主要步骤均通过快速傅里叶变换（Fast Fourier Transform,FFT）实现;同时提供两个综合实例证明改良的傅里叶变换FIB的有效性,并通过与经典的凸优化FIB进行对比验证此方法的高效性。3)构造宽带方向图与滤波器系数之间的空时傅里叶变换（Spatiotemporal Fourier Transform,STFT）关系,提出一种基于迭代STFT的FIB,其使用二维FFT加速运算;针对聚焦FI方向图的综合设计了在迭代STFT方法中使用的修正技术,包括主瓣FI修正和宽带副瓣修正;并相应地提供了一系列运用迭代STFT方法综合聚焦FI方向图的实例,同时将迭代STFT方法与经典的傅里叶变换FIB以及凸优化FIB进行比较,突出所提出方法的优势。4)在迭代STFT方法的迭代中使用改进的主瓣FI修正以及新的方向图赋形修正,在进一步提高综合效率的同时将方法应用于综合赋形FI方向图;并将交替投影法拓展至赋形FI方向图综合并将其与迭代STFT方法对比,验证迭代STFT方法运行所需时间和内存方面的优势。