雷达信号设计就是根据战术要求和给定的目标环境选择合适信号,设定雷达信号类型及相关参数,以满足雷达各项战术性能,实现雷达各项功能。高频地波雷达与微波雷达的工作任务、传播方式、探测范围、目标特性等诸多方面都存在差异,所以我们必须针对高频地波雷达的工作要求和系统性能来选择合适的信号,进行适当的信号处理,满足最终需求。　　目前高频地波雷对信号波形的基本要求有:1.信号应具有较大的不模糊距离,以避免远距离电离层杂波产生折叠干扰;2.信号应具有较高的占空比。高频地波雷达传播路径与微波雷达不同,因此能量损耗较大,为了能够最大限度地使用发射设备可发射的平均功率,应当采用高占空比信号;3.信号具有较短的信号周期(15-25ms),以保证在多频时分复用模式下能够探测飞机目标;4.信号在回波遮挡区域具有较好的脉冲压缩特性(峰值旁瓣比低于-30dB),且多普勒容限性较好。要同时满足高频雷达的这些要求是十分困难的,一些需要考虑的因素之间可能相互矛盾。　　为此,本文在研究前人信号设计和旁瓣抑制方法的基础上，围绕信号设计、脉冲压缩、旁瓣抑制三方面展开研究;提出了适合于高频地波雷达系统的几种新信号;针对高频地波雷达的特殊问题和新信号的特性,提出了相应的回波处理方法,力求较好的满足高频地波信号的基本需求,解决目前系统当中亟待解决的问题。本文的主要内容如下:　　(1)针对电离层杂波折叠问题研究了两种正交编码设计方法,一种是基于叠加正交矩阵的正交互补编码,这种方法可以产生正交互补信号,而且信号的脉冲宽度和信号周期能够灵活改变,即使在多频模式下也可以实现海空兼容探测;一种是根据实际系统的检测需求,构造代价函数,采用优化算法来产生满足系统需求的正交编码。这种编码的互相关函数峰值小于自相关函数峰值旁瓣,是近似意义上的正交,可以基本消除电离层折叠杂波的影响。　　(2)高频地波雷达要求占空比很高,因此对近距离目标产生严重的回波遮挡。对遮挡回波进行脉压的过程是一种部分相关的过程,目标回波能量较小,旁瓣相对比较高。当遮挡严重时,强目标的旁瓣不仅会造成大量虚警,而且会影响弱目标检测。针对这一问题,本文提出了一种“子互补”信号,并以改进Golay码算法为基础,设计得到一种具有良好不完全码压缩特性的新信号,并将其应用到高频地波雷达中。改进信号由于引入了非线性操作,使得信号在回波遮挡时仍具有较低旁瓣。这种信号参数设计灵活,能够实现高频地波雷达多频模式下海空兼容探测。　　(3)为了进一步降低电离层折叠杂波,本文提出采用一种非线性脉冲压缩方法,这种方法主要针对互相关函数特性较好的多脉冲信号(一个信号周期内包含若干个不同脉冲)进行处理,在传统的滤波器上加上非线性压缩算子,接收端对每个脉冲在独立的信道进行处理,使得信号的不模糊距离为一个信号周期。这种方法能够克服编码不完全正交的缺点,有效的增大不模糊距离,是一种能够抗距离模糊的脉冲压缩方法。　　(4)本文还研究了回波遮挡区域的回波处理方法,提出采用预滤波加分段匹配滤波的方法进行脉冲压缩。在一个采样周期内,回波信号可能包含探测距离内和探测距离外的目标,而且它们所对应的遮挡程度是不同的,因此无法用一个滤波器同时匹配所有的目标回波。若在匹配滤波之前加上一个前置滤波器就可以使得遮挡效应更为清晰地表现出来,然后再利用对应的“遮挡后码字”进行分段匹配滤波,这样就可以得到较为准确的目标距离谱。　　(5)通常,高性能雷达要求峰值旁瓣比不高于-30dB,在一些特殊的战术背景下还有可能有超低旁瓣的要求。当发射信号无法满足系统对旁瓣的需求时,就需要采用信号处理的手段来降低旁瓣。本文比较了各种旁瓣抑制算法,结果表明反相滤波算法的抑制效果最优,这种算法是对脉压信号进行两次滤波处理,仿真实验证明不但旁瓣抑制效果优于常用算法,而且有着非常好的多普勒容限性。　　本文针对高频地波雷达系统进行最优波形设计,力求满足高频地波雷达系统对于发射信号的各种特殊需求,这些新信号不但为高频地波雷达发射信号提供了新的选择,也为抗杂波(抗干扰)编码的研究提供了有用参考。同时,本文还根据高频地波雷达特点,研究了适当的脉冲压缩和旁瓣抑制方法,较大的提高了雷达的目标分辨能力,为进一步提高高频地波雷达探测能力提供了可能性。