与传统相控阵相比，多输入多输出（Multiple input multiple output, MIMO）雷达具有波形分集的优势，即各阵元发射不同的信号。随着雷达技术的发展和探测环境的日益复杂，对雷达的要求不再单一化，而是要求雷达同时满足多方面的要求，包括对环境的适应性、多模式的工作能力、可检测目标的多样性等，为达到这些要求，就需要合理地设计发射波形来提高MIMO雷达的相应性能。与发射波形最直接相关的雷达性能包括发射能量分布、脉压特性、对多普勒频率的敏感程度等。由于相位编码信号的每个码元都是可变的，自由度较多，所以现有的波形设计方法大多采用相位编码，但是对多普勒比较敏感是相位编码信号最大的缺陷，给目标搜索带来很大的困难，特别是快速运动的目标。因此，利用线性调频（Linear frequency modulation, LFM）信号来设计发射波形，以借鉴其强多普勒容忍性的优势是很有必要的。本文就结合MIMO雷达的具体性能要求，对基于LFM信号的正交波形和部分相关波形设计方法进行了深入的研究。主要内容概括如下：　　1.分析了LFM信号的特性，并介绍了基于LFM信号进行波形设计的基本原理及方法。首先给出了LFM信号的调频结构、脉压性能及模糊函数，并通过与相位编码信号的对比说明了LFM信号的特点。其次，以现有几种典型的波形为例，分类阐述了基于LFM信号进行发射波形设计的基本原理、波形的特点、设计方法和有待解决的问题，为本文后面开展基于LFM信号的波形设计方法研究奠定基础。　　2.对正交离散频率编码LFM（Discrete frequency coding waveform with LFM, DFCW-LFM）波形的设计进行了研究。理想的正交波形要求各信号具有低的自相关旁瓣电平和互相关电平，为了得到正交性良好的DFCW-LFM波形，首先分析了信号的相关函数，进而在此基础上提出一种基于遗传算法（Genetic algorithm, GA）和模拟退火（Simulated annealing, SA）的混合算法GASA来对信号的离散频率编码进行优化设计，仿真结果表明该方法所设计DFCW-LFM波形具有性能良好的相关函数。此外，为增加波形的自由度，提出一种混合频率编码和相位编码的改进波形，并用所提算法对其进行了相应的优化设计，与现有方法相比，所设计波形具有更好的相关性能。　　3.针对传统正交LFM波形存在的问题，进行了相应的理论分析和设计方法研究。首先，对正交LFM波形的空时特性和多普勒容忍性进行了详细的理论分析；其次，针对时空匹配滤波的结果存在高离散旁瓣的问题，提出两种正交LFM波形设计方法，第一种是频率编码和初相联合优化的设计方法，该方法用不同的方法同时对频率编码和初相进行优化，所设计波形的空域合成信号具有较低的自相关旁瓣电平，发射方向图理想全向，多普勒容忍性较强；第二种是非均匀间隔正交LFM波形设计方法，该方法建立了空时联合的优化模型来设计信号间的频率间隔和初相，得到了脉压性能良好、方向图近似全向的正交LFM波形，其多普勒容忍性有一定的损失。　　4.对基于LFM信号进行部分相关波形设计的方法进行了研究。根据频率分集LFM信号的模型，分析了波形参数对发射方向图的影响，并据此提出了部分相关LFM波形设计方法和基于LFM基波束的部分相关波形设计方法。前者分别针对期望方向图为单波束和多波束的情况，给出了频率间隔和初相的优化设计方法，所设计波形具有容易产生且恒模的优势；后者则利用发射方向图由基波束构成的思想，通过设计方向图逼近基波束的LFM信号组来合成发射波形，兼顾了发射方向图的匹配性能和波形的多普勒容忍性。　　5.针对现有正交频分复用LFM（Orthogonal frequency division multiplexing with LFM, OFDM-LFM）信号相关函数具有高旁瓣和波形不易产生的问题，进行了相应的波形设计方法研究。首先，提出一种抑制相关函数干扰的OFDM-LFM波形设计方法，在分析了高旁瓣形成原因的基础上，给出了两种波形设计的方案，通过对子脉冲时宽或子调频带宽的优化设计得到相关性能良好的OFDM-LFM波形。其次，在大时宽带宽积的条件下提出一种正交波形设计方法，该方法以降低相关函数的旁瓣电平为准则，采用序列二次规划（Sequential quadratic programming, SQP）对信号的子脉冲宽度进行了优化，所设计波形具有较理想的相关性能。