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相控阵雷达通常存在一些不足之处。比如,发射信号时,能量只能辐射于特定方向,强大的能量可能使自己暴露在敌方侦测设备之下;工作在低仰角时,强大的杂波功率可能导致雷达接收机饱和从而无法正常工作;每个时刻只能照射某个窄区域,无法真正做到同时监控整个空域等。在相控阵基础上,仅仅改变发射信号形式,使信号相互正交,上述问题都能得到很好的解决。这就是本论文研究的集中式MIMO(Multiple-Input Multiple-Output)雷达。MIMO雷达不仅继承了相控阵的诸多优点,同时也有自己的特点:比如(1)波形分集带来了信号处理上的差异,测角时可以收发联合处理,提高测角精度;(2)“同时多波束”处理,这可以获得更多的脉冲积累数等。这些区别给MIMO雷达带来了一些性能上的改善,如可以提高雷达速度分辨率、抗干扰能力、抗截获能力等。因此本文主要围绕集中式MIMO雷达的基本原理对其性能展开了研究,并与对应的相控阵雷达(除了发射信号不同其他都一样)做了对比分析。本文首先简单说明了MIMO雷达的基本原理,并据此简单研究了MIMO雷达在抗截获、速度分辨率以及抗干扰等方面的特点。其次,论文详细推导了MIMO雷达的回波数学模型并给出了其信号处理的一般流程。在该回波模型上对信号处理中的关键算法做了研究;然后证明了MIMO回波两种处理方式的等价性,并对两种处理算法的运算量做了分析与比较,选取了其中运算量小的一种方式再与相控阵雷达做比较。然后,论文研究了MIMO单脉冲测角技术。比幅法与比相法是测角最基本的两种方法,从测角精度和运算量两方面考虑,得到双波束比幅法与和差比相法性能最好,然后将其运用到MIMO雷达,根据MIMO雷达特点,测角可分为发射端、接收端以及收发联合,对MIMO雷达这些测角方法进行了分析与仿真;最后讨论了波形分集导致孔径扩展的原理,进而影响测角精度。最后,论文研究了MIMO雷达探测威力与杂波抑制。相控阵发射能量集中但是MIMO驻留时间更长,在两种因素共同作用下,得出了在稀布阵条件下MIMO雷达的探测威力可能更大,杂波方面主要简单讨论了MTI、MTD杂波抑制性能。