多波束非常有利于多模式监视雷达进行广域搜索。由于数字相干信号和处理技术的限制，早期的多波束雷达采用模拟波束形成。然而，随着ADC的快速发展，可以处理多个单元或通道的数据。作为系统工程方法的一部分，确定用于形成和控制这些多波束的相干处理器的大小是非常重要的。下图分析了数字多波束形成器的工作原理。
多波束数字处理流程图
阵列结构可以采取多种形式。最常见的是矩形阵列，二维的阵元均匀分布。其他结构包括圆柱形阵列、共形阵列和非均匀阵列。前端包括一个宽带接收器(每个阵列单元一个)和一个ADC，带宽为B，动态范围为Nbit。
对于I/Q信号模拟下变频，每个通道具有两个ADC带宽为B；对于数字下变频，每个通道的带宽为2B ADC。每个辐射单元可以包含多个模拟接收和发射电路，并将合成的模拟接收信号输入到子阵列中。对于这种运算的计算，认为阵列结构是均匀的二维阵列，每个阵元包含一个接收器。
具有n个单元(n可被4整除)的均匀线性阵列可以通过直接傅立叶变换(DFT)形成n个波束，而不需要n 2/4复数乘法和n 2复数加法。
为了利用DFT算法形成方位和俯仰间隔相同的多波束，在该列上进行俯仰DFT计算，实现俯仰波束的预加权和扫描。俯仰波束已经过预加权并转换到方位方向，从而形成N个波束。
在正方形数组中，每一维有n个元素，n能被4整除。需要通过n 2次乘法来获得预加权和转向所需的复数权重。另外，纵向波束形成需要N ^ 2/4倍的乘法，方位波束指向需要N/4倍的乘法。处理单条光束的总计算量为：
处理k个光束所需的乘法次数为：
需要指出的是，如果每个方位波束具有相同的俯仰角，则多次相乘的次数将会减少。下表总结了5MHz采样信号的1616阵列和6464阵列的复数乘法和复数加法的计算量。随着宽带ADC采样率的提高，复数乘法和加法的计算量会成比例增加。
如果二维元素的数量是二进制的，那么可以使用更有效的FFT算法。在这种情况下，2 n阶FFT需要N*log2(N)次复数加法和u*(N/2)*log2(N)次复数乘法，其中u是小于1的因子，其典型值为1/3。
与DFT相比，该方法减少了计算量。然而，这种方法需要与DFT相同数量的复数乘法来进行预加权和均衡。最重要的一点是，FFT算法可以通过相移来控制波束。
不同阵列的计算负载比较
