频率编码波形具有图钉状模糊函数、低截获以及抗干扰能力强等特性,从而广泛应用于现代雷达系统中。频率编码波形设计需考虑自相关和互相关性能,前者是为了缓解强目标对弱目标的掩蔽效应,后者则为了降低不同频率编码波形之间的干扰。针对频率编码波形自相关旁瓣峰值和互相关峰值过高的问题,本文将对频率编码波形优化设计及其信号处理展开研究。首先,基于频率序列、相位序列及子脉冲信号的联合调制,建立了复杂频率编码波形模型,重点推导了其时延维模糊函数,分析频率、相位和子脉冲信号对其影响。理论分析及仿真表明,设计频率、相位和子脉冲信号可以优化频率编码波形的自相关和互相关性能。其次,在复杂频率编码波形优化设计方面,首先研究了频率序列和相位序列的联合优化问题,根据自相关旁瓣峰值和互相关峰值加权之和最小化准则建立联合优化模型,并设计遗传算法进行求解,获得相应的优化频率编码波形。仿真表明,该复杂频率编码波形相较于传统频率编码波形的互相关性能有显著提升,但自相关旁瓣峰值降低较小。因此,在此基础上,进一步将在线性调频作为子脉冲信号,并对相位序列、频率序列和调频斜率序列进行联合优化,以进一步降低自相关旁瓣峰值。仿真表明,该复杂频率编码波形自相关旁瓣峰值和互相关峰值均明显降低,提升了频率编码波形的目标探测性能和抗干扰能力。最后,在复杂频率编码雷达信号处理方面,主要研究了其动目标处理方法和距离旁瓣抑制方法。分析了所设计的复杂频率编码波形的多普勒容限,并根据多普勒容限阈值设计匹配滤波器组的频率补偿间隔,以此来抵消目标多普勒频移对该波形造成的影响。为进一步抑制距离旁瓣,提出了一种基于频率序列的重排窗,对所设计的复杂频率编码波形加窗处理,可大幅度降低其自相关旁瓣峰值,提升了该频率编码波形弱目标探测性能。