实现待测信号源的二维角度估计是阵列信号处理研究的一个重要的方向。扩展孔径可以有效地提高阵列的分辨率,但会导致角度模糊问题。针对角度模糊问题,本文给出了两种应用于非均匀阵列的扩展孔径波达方向估计算法:基于传播算子的非均匀双L型阵列角度估计算法和非均匀L型阵列的联合对角化二维DOA估计算法。主要工作可以概括成如下几个部分:第一部分针对扩展孔径的非均匀双L型阵列给出了一种角度估计算法,该算法具有估计精度高且复杂度低的优点。首先,算法根据接收信号矢量构造自相关矩阵。基于传播算子算法的线性运算分别得到高精度模糊的DOA估计值和低精度无模糊的DOA估计值。其次,以无模糊估计值为参考,选取出差值最小的模糊值即为对应的高精度且无模糊的DOA估计值。最后仿真实验结果表明,算法可得到一一对应的角度估计信息,且有效地降低了计算复杂度。此外,俯仰角在实际移动通信范围内时,所提出的算法仍能进行准确的角度估计。非均匀阵列中的部分阵元间距大于半波长实现了扩展孔径,因此算法具有较好的估计性能。第二部分为了解决扩展孔径的二维DOA估计存在的奇异点问题,本部分给出了非均匀L型阵列的联合对角化二维DOA估计算法。首先,该算法在Khatri-Rao积性质的基础上得到了大量的虚拟阵元,从而得到了一个全新的阵列。根据虚拟阵列构造延时互相关矩阵并获取信号子空间。其次,通过对子空间运算得到包含方向余弦信息的对角矩阵。再次,通过联合对角化方法和解模糊方法得到高精度无模糊的DOA估计值。最后,仿真实验结果验证了该算法可实现在欠定条件下的准确角度估计。虚拟阵列以及阵元间距大于半波长均实现了扩展孔径,因此算法具有较好的估计性能。同时,在DOA估计矩阵具有相同的对角元素的情况下,算法也可以实现角度的准确估计。