自适应波束形成是阵列信号处理的一个主要研究方向,在实际中有着广泛的应用。阵列接收到的期望信号的导向矢量和信号协方差矩阵在周围复杂的电磁环境下难免存在失配,当这种失配存在时会导致数字波束形成器的性能急剧下降。因此研究阵列存在各种失配情况下的稳健波束形成算法具有重要意义。本文围绕自适应波束形成算法的稳健性问题,首先在阐述自适应阵列信号处理的基础上分析了传统的三种稳健自适应波束形成算法：对角加载算法、基于特征空间的稳健算法和最坏情况下性能最优算法,这些算法对特定失配都缺少严格的理论基础。接着研究了基于迭代方法实现的期望信号导向矢量修正和基于导向矢量直接估计的稳健波束形成算法,这两种算法以自适应波束形成算法性能下降的本质原因即导向矢量失配作为切入点来提高算法的稳健性,特别是基于导向矢量直接估计的算法仅需要期望信号入射区域的信息。然后针对上述两种算法计算效率较低不利于实现的缺陷提出了一种基于特征空间的利于实现且快速收敛的稳健算法,该算法不仅估计了期望信号导向矢量,还重构了期望信号加干扰协方差矩阵,并对协方差矩阵进行补偿来解决低信噪比下算法性能下降的问题。最后设计了基于高速ADC+FPGA+DSP硬件架构的自适应波束形成系统,阐述了系统总体设计要求和实现方案并分析了信号处理的流程,采用了Jacobi方法作为DSP中基于特征空间波束形成算法求解特征值和特征向量的解决方案,验证了DSP中波束形成算法的可行性。