在现代复杂多变的电子战环境中,雷达的战略意义举足轻重。MIMO雷达是一种具有多发多收特性的新体制雷达,具有比传统相控阵雷达更大的虚拟孔径,由此带来了更好的检测性能、更高的多普勒分辨力、更强的杂波抑制和抗干扰等性能。正交波形的设计和优化是MIMO雷达系统的关键技术之一,良好的自/互相关特性可降低弱目标被附近强目标旁瓣掩盖而无法检测的概率。此外,好的波形在频谱抑制、波束方向图匹配、目标参数估计等方面均能显著提高雷达系统的性能。因此研究MIMO雷达波形的设计与实现具有十分重要的意义。本文主要针对频分复用LFM波形和基于CAN算法的相位编码波形,对MIMO雷达的正交波形设计与实验系统验证实现展开研究,主要工作可归纳为:1、针对多通道发射信号的波形验证问题,基于波形分集阵列雷达实验系统开展了多通道信号发射子系统的研发工作。设计了多通道信号发射子系统的DSP模块,并通过多组测试验证了子系统多通道的一致性,以保证硬件实验平台发射波形的良好性能。2、针对MIMO雷达正交波形如何进行评价的问题,对现有的波形评价指标进行总结,并围绕频分复用LFM波形的设计和实现展开研究。介绍了MIMO雷达的信号模型,分析了其相对于传统相控阵雷达的优势。介绍了模糊函数的定义及性质,总结了现有的利用模糊函数对波形进行评价的指标。在MIMO雷达的基础上给出频率分集阵列雷达模型,分析了其发射方向图特性。给出了频分复用LFM基带信号模型,根据波形评价指标对其进行分析,并利用波形分集阵列雷达实验系统进行了波形验证。3、针对相位编码正交波形设计中积分旁瓣与信号频谱约束的问题,研究了基于CAN算法的正交相位编码波形优化设计方法。将Multi-CAN算法与SCAN算法相结合,提出了Multi-SCAN算法,不仅继承了CAN算法的高效计算优势,还同时具有Multi-CAN算法的多序列设计特点和SCAN算法的阻带控制能力,在满足频谱约束条件下实现了多通道相位编码正交波形序列的优化。根据波形评价指标对算法仿真所得波形进行分析,并利用波形分集阵列雷达实验系统进行了波形验证。本文首先从频分复用LFM波形的理论仿真分析出发,利用模糊函数得出正交波形应具有的特性。然后深入到正交相位编码领域,设计便于硬件系统应用的正交波形。最后利用波形分集阵列雷达实验系统进行波形验证。提出的Multi-SCAN算法波形设计速度快,便于MIMO雷达波形实时更新。