波形设计问题是MIMO雷达的关键技术。MIMO雷达一般采用正交波形,如正交多相编码信号或正交离散频率编码信号,以满足各发射信号在空间相干叠加不形成方向图,实现全空域探测的目的。但是,在目标方位已知,为了提高探测精度,或者跟踪模式下,正交信号已经不是较好的选择。在这种情况下,我们可以发射介于完全相关信号和正交信号之间的部分相关信号,通过灵活选择发射信号,来合成任意形状的发射波束图。本文首先研究了MIMO雷达的信号处理方法,包括匹配滤波和接收波束合成,并在此基础上将MIMO雷达与综合脉冲与孔径雷达(SIAR)进行了比较。其次,介绍了基于发射波束图的波形设计方法。其基本思想是根据期望波束图来逼近信号的互相关矩阵,然后再逆推出发射信号矩阵。本文对梯度搜索算法和优化方差法进行了研究和仿真分析。在期望波束宽度适中的情况下,该两种方法都是有效的波形设计方法。同时,本文对MIMO雷达的正交波形设计方法也做了研究。研究和仿真分析了常用的正交多相编码信号的特性。最后,结合某研究课题,完成了SIAR的数字波束合成、脉冲综合、脉冲压缩算法的具体工程实现,并设计数据处理流程和时序。