在许多工程应用中,要求天线阵列有窄的扫描波束,以提高空间分辨率等技术指标。通常为了实现窄波束采用两种方法:一种方法是基于均匀阵的基础,增加相控阵天线阵元的个数。这种方法不但增加了成本,还会增加系统的复杂度;另一种方法是将天线阵元在阵列孔径上进行稀疏布置,构成稀布天线阵。最小冗余阵作为稀布阵列中的一种,能以最小的冗余度获得比均匀阵大得多的阵列孔径,从而实现高分辨率,在雷达和无线通信领域中的智能天线技术方面有着广泛的应用前景,因而受到人们越来越密切的关注。随着对最小冗余阵研究的逐步深入,其波束合成技术成为了一个重要的研究课题。因为最小冗余阵在获得了窄波束的同时,其旁瓣电平也随之升高,并且为了使最小冗余阵具有较高的分辨率,需要增大阵列孔径,大大增加了阵元个数,这样会提高系统的复杂度,给后续处理带来困难。针对旁瓣高的问题,需要研究旁瓣抑制算法,而对于庞大且复杂的处理系统,则需要研究快速、稳定的波束合成算法。本文所做的工作主要包括以下几个方面:首先介绍了最小冗余阵及阵列冗余度的基本概念,对最小冗余阵与均匀阵进行了仿真比较并给出了简单的分析,验证了基于子区间迭代算法及约束最小二乘法对最小冗余阵旁瓣抑制的有效性。接下来在自适应理论的基础上,分析了对角加载对最小冗余阵自适应波束合成性能的影响,研究了神经网络在波束合成中的应用,并结合对角加载方法提高了波束合成的稳健性,探讨了当干扰信号源位于期望信号源附近时,最小冗余阵的抗干扰能力优于均匀阵,详细讨论了最小冗余理论在稀疏自适应阵列波束合成中的应用。最后,证实了最小冗余阵能以较高的分辨率实现对独立信源的角度估计,但对于相干源无法正确判断。针对于此提出一种基于共轭最小冗余阵的波达方向估计的算法,实现了对相干信号源的波达方向估计,提高了算法的实用性。