随着电子信息技术的发展,雷达与通信设备在装备平台得到了广泛应用。当前雷达与通信设备主要采用相互独立的发展方式,然而该种方式容易导致装备资源冗余、电磁兼容性差、系统资源利用率低、频谱相互干扰等问题。雷达通信一体化作为当前电子系统的一个发展趋势,可对雷达、通信两种系统架构进行整合,从而实现硬件设备共用,降低系统的体积、重量、成本、能耗等资源,有效缓解电磁兼容问题,提高系统资源的利用率。实现雷达通信一体化的核心是设计雷达通信共用波形,即利用同一种波形同时实现雷达与通信两种功能。然而一方面,雷达功能主要是利用回波信息进行目标的距离、速度、方位等信息的提取,主要考虑波形的参数分辨率,参数测量精度、自相关旁瓣、信号脉压增益等性能指标;通信功能主要利用发射端信息调制、接收端信息解调实现信息的传输,重点考虑调制波形的通信速率,频带利用率,误码率等性能指标。雷达与通信对波形的性能、参数要求往往存在矛盾与冲突,使得雷达通信共用波形设计难度较大。另一方面,雷达常采用脉冲形式发射,其波形通常在脉间保持一致,而随机的通信信息调制,通常会破坏脉间波形的一致性,影响雷达接收端的信号相参积累性能,给后续的目标检测与参数估计带来困难。此外,根据实际工作场景的不同,雷达探测与通信的目标可能为空间同一目标,也可能分散在空间不同位置,这就需要针对不同的应用需求设计相应的共用波形。针对上述问题,本文从兼顾雷达与通信性能、提高共用信号回波相参处理性能、考虑探测通信目标的不同空间位置分布等角度出发,提出了单、多天线等不同发射体制下的雷达通信共用波形设计方法,并研究了相关的信号处理方法。论文内容概括如下:1.针对单天线体制下,雷达通信共用波形调制随机通信码元后,波形的雷达距离脉压旁瓣较高的问题,提出了一种非线性调频-连续相位调制（NLFM-CPM）雷达通信共用波形设计方法。首先结合雷达NLFM信号与通信CPM调制建立了 NLFM-CPM共用信号模型,随后分析了 CPM调制的不同参数对于共用信号距离脉压旁瓣水平、目标检测等探测性能,以及传输速率,误码率等通信性能的影响情况。仿真实验验证了 NLFM-CPM信号具有较低的距离脉压旁瓣水平,可以通过采用不同的调制参数,实现对雷达、通信性能的调整。2.针对雷达通信共用信号在脉间调制不同通信信息后,发射波形在脉间不一致而导致的距离旁瓣调制（RSM）问题,提出了两种雷达接收端滤波器设计方法。首先基于分段级联滤波的设计思路,提出一种基于级联-迭代的滤波器设计方法,利用两个级联的滤波器分别降低脉间不同波形滤波输出的差异性与脉压距离旁瓣水平,并利用迭代设计方法对级联滤波结果的相似性进行补偿,实现了滤波输出的相似性与距离旁瓣水平的折中。随后,考虑到对雷达通信共用波形进行失配滤波时,会损失信噪比增益的问题,在综合考虑RSM、距离旁瓣水平、信噪比增益损失三个性能指标的情况下,采用整体式而非分段式的设计思路,提出一种基于联合加权优化（JWO）的接收端滤波器设计方法。分别构建了各项性能所对应的代价函数,并设置了可调节的加权因子。通过建立并求解联合加权优化模型,得到了最优的滤波器系数。3.针对雷达探测目标与通信目标位于空间不同方位的情况,将阵列体制的空域自由度纳入到雷达通信共用波形设计中,提出了基于共享阵列的雷达通信共用波形设计方法。首先提出一种线性叠加（LS）波形设计方法,根据雷达与通信不同波形与不同作用方位的需求,分别设计了雷达与通信发射波形矩阵,并将两个波形矩阵通过叠加得到实际发射波形矩阵,使其可以在不同方向上同时合成所需的雷达和通信波形。随后,由于LS方法所设计波形具有较高的峰均功率比（PAPR）,在LS方法的基础上,进一步提出了一种基于交替投影（AP）的波形设计方法,通过将待设计波形矩阵向不同解集交替投影,得到了可满足雷达、通信波形合成需求的阵列恒模发射波形。仿真结果验证了LS方法所设计波形与AP方法所设计恒模波形均可在雷达、通信期望方向上合成期望波形,并且在整个雷达主瓣区域内均具有小的波形失配损失。4.针对基于阵列体制的雷达通信共用波形的高方向图旁瓣问题,提出了基于共享阵列的低空间旁瓣雷达通信共用波形设计方法。首先提出一种最小范数优化（MNO）方法,在保证所设计波形能够在雷达与通信方向上同时合成雷达与通信波形的基础上,通过最小化旁瓣区域发射能量,降低了发射方向图旁瓣水平。随后,由于此时各阵元发射波形并不具备恒模特性,为了进一步降低发射波形的PAPR,提出一种迭代优化（IO）设计方法,使所设计波形在满足波形合成需求的同时实现了恒模特性。最后,提出一种幅度加权-迭代优化（IO-AW）设计方法,在迭代优化的基础上,对每个阵元发射波形的幅度进行了优化设计,进一步降低了恒模波形发射方向图的旁瓣水平。仿真结果验证了所提波形设计方法均可在空间不同方向同时合成雷达与通信期望波形,并具有低的发射方向图旁瓣水平。