高频天波超视距雷达利用电离层对高频电磁波的折射作用实现了超远距离探测，这是目前其他类型陆基雷达无法比拟的突出优点。然而，电离层时时刻刻都处于动态变化中，对电磁波的折射和传播也随时变化，天波雷达需要实时评估其探测能力以及削弱电离层扰动影响。针对上述情况，本文从两个主要方向入手，即研究适用于天波雷达的电离层动态建模和电离层扰动去除算法。电离层动态建模的研究重点是根据电离层垂测图分析电离层层结构、电离层稳定程度、路径传播条件（单路径或多路径、单模式或多模式）以及电离层扰动造成的谱展宽，解决天波雷达探测能力评估问题。电离层扰动去除算法研究则以成功应用于工程的Parent & Bourdillon算法为基础，对其存在的问题进行改造，给出可工程化的参量式自适应的电离层相径扰动去除算法，以提高回波谱质量。　　本文所使用的电离层观测数据是我国海南省电离层观测站（北纬19.4°，东经109.0°）每天发布的以15分钟为间隔的2005年12月1日到2006年11月30日当地电离层垂测图。对上述垂测图的反演结果进行逐一验证，形成电离层结构分析的原始数据。　　对电离层原始数据进行分类和统计分析处理，研究表明：电离层的层状特性是其常态性分布，也是产生高频电磁波折射从而实现超视距探测的基本条件，即天波雷达的探测能力取决于电离层的层状分布特性；根据各个时段电离层结构参数，分析电离层层结构的日变化和月变化趋势，建立电离层结构模型，用以天波雷达探测能力分析；异常结构（突发E层和无层情况）的出现概率因季节和时段不同而异，将影响雷达的探测能力。同时，为了判断当前电离层结构的稳定程度，引入模态分析。即根据原始数据，将海南地区全年的电离层分布量化描述为9种模态，根据各模态出现时段及出现几率，确定了各时段主模态，作为天波雷达能否稳定工作的判断依据。　　为了使雷达系统预判电离层的可资用状态（回波谱质量好坏），本文利用已建立的电离层模型，反演了电离层相径调制干扰现象，进而推导了谱展宽程度与电离层传播路径变化的关系式，定义了传播路径质量评估标准。结合所建的电离层结构模型以及传播路径质量评估准则，本文综合考虑工作参数、探测距离、多模与多径、传播路径扰动以及Es层影响等因素，开发了天波雷达探测能力分析软件，用以辅助天波雷达工作参数的设定以及探测条件分析。　　电离层动态变化通常会对天波雷达回波谱产生慢相径调制干扰，因干扰的调制形式随机、始末时刻不定、等效起伏周期大于信号调制周期、小于信号相参处理周期，对信号频谱的污染程度较严重。一般直接经距离－速度二维谱变换的频谱数据不能作信号检测处理。因此，需要首先对回波数据作去扰动预处理。时频域强度均绝对占优且单频特性极好的一阶海浪回波为慢相径干扰谱估计提供了可行途径，即通过对一阶海浪回波谱估计来获得对干扰的谱估计，利用所估计的干扰谱得到瞬时干扰相位变化，再对被污染的接收信号作去调制处理，最终达到比较理想的距离－速度谱重构。本文以成功应用于工程的Parent & Bourdillon算法为基础，就算法中统计平均样本获取方式、正负一阶海浪回波谱扰动估计贡献权值、数据窗选取方式、低通滤波器参数设置、最佳估计方式等方面进行研究，得到一种自适应相径扰动处理方法。数据仿真验证了该方法可有效地抑制了电离层慢相径干扰造成的回波信号多普勒谱展宽与位移，为天波雷达工程实现提供了技术储备。　　此外，相径扰动去除算法针对的是电离层扰动导致的雷达回波多普勒谱展宽现象。与此相似的情况是，机动目标因加速或机动变向也会导致其自身的雷达回波多普勒谱展宽，会引发其它邻近目标可能被遮盖或自身没有足够的发现信噪比等诸多不利结果。实际上，当目标运动引起的谱展宽调制相对于系统相参周期而言为慢变化时，无论其变化为何种形式，均可以等效地看作为一种类似于电离层慢相径调制的变化。因此，本文提出了一种基于相径扰动去除原理的非匀速径向运动目标谱处理算法，该算法对机动目标运动变化无任何要求。经实验数据验证，此方法可以一定程度上消除因加速造成的航迹丢失现象，并为目标运动趋势判断和航迹预测提供依据。