对于超远距离目标和隐身目标探测的需求使得天波雷达越来越受到广泛的关注。本文在深入研究多站天波雷达体制的基础上,构建了多站天波雷达系统,并给出其信号处理流程。在多站天波雷达系统中,海杂波对舰船等慢速目标的掩盖以及电离层的相位污染是制约探测效果的主要因素。因此,本文针对这两个问题,分别提出基于知识的天波雷达海杂波抑制算法和基于参考目标的电离层相位污染校正算法。本文的主要工作如下:(1)多站天波雷达系统构建和信号处理首先给出了多站天波雷达系统构建中的电离层模型、射线传播模型、接收信号模型和海杂波模型,利用这些模型,构建了多站天波雷达系统,给出其信号处理流程,并得到仿真结果。(2)基于知识的天波雷达海杂波抑制算法首先分析了多站天波雷达体制与相控阵雷达体制在海杂波抑制方面的异同。然后,在最优滤波海杂波抑制算法的基础上,利用天波雷达体制中的雷达工作参数和电离层信息,给出基于电离层相位污染后一阶谱的海杂波抑制算法,利用雷达工作参数和海面环境信息,给出基于海杂波谱模型的海杂波抑制算法。仿真结果表明,相比于最优滤波算法,这两种算法对海杂波的抑制效果均有所提升。(3)基于参考目标的天波雷达电离层相位污染校正算法首先分析了多站天波雷达体制与相控阵雷达体制在电离层相位污染校正方面的异同。然后,在对Hankel矩阵降秩算法(Hankel Rank Reduction算法)和相位梯度算法(Phase Gradient Autofocus算法)深入研究的基础上,给出基于参考目标的HRR算法和基于参考目标的PGA算法。仿真结果表明,当电离层相位污染频率较低时,HRR算法、PGA算法、基于参考目标的HRR算法、PGA算法都能够有效实现相位污染校正。当电离层相位污染频率较高时,HRR算法、PGA算法无法实现电离层相位污染的有效校正,而基于参考目标的HRR算法和PGA算法仍然能够有效实现电离层相位污染的校正。