近年来，无源雷达系统以其优越的“四抗”特性备受雷达界的普遍关注。该系统利用广播、电视、通信基站、卫星等外辐射源照射探测目标，通过对接收经目标反射的微弱信号以及系统直接接收到辐射源照射的直达波信号进行相干检测，进而提取目标的距离、速度、方位等信息，并以此来对目标进行定位和跟踪。无源雷达系统不同于传统的雷达，首先，它没有发射机，不发射电磁波，因此具有较强的隐身能力，并且不受发射机功率泄露的影响，保持了较高的灵敏度。其次，该系统可用的外辐射源分布广泛，因而可通过选择不同的辐射源以及不同的信号类型实现寂静探测和无盲区探测。再次，该系统可以进行多个无源雷达组网工作，多视角观察，可以对干扰源精确定位，对无线电静默的目标同样能够实施探测。另外，针对巡航导弹或者隐形目标的探测，选择低频信号，可提高系统探测的成功率。无源雷达系统有效补充了现有雷达系统的不足，具有非常广阔的发展前景和应用价值。本文针对无源雷达系统中的微弱目标回波信号的获取和检测这一关键技术进行研究。首先，简要阐述了无源雷达系统的国内外研究现状，概括了该系统的若干关键技术。其次，根据无源雷达系统的探测原理，对参考通道和回波通道中的信号成分加以说明，并进行了能量关系分析，为后续的信号处理打下了基础。再次，研究了参考通道中的直达波提取技术。根据参考通道中各个信号的能量大小关系，采用主分量分析的方法提取了被多径信号和噪声污染的直达波信号，其提取性能分析采用了与基于复倒谱技术的直达波提取方法进行了对比说明。然后，针对目标回波通道中存在强直达波和多径杂波及噪声的问题，引入自适应次分量提取的算法对目标回波信号进行了提取，其提取性能分析采用了与空--时综合抑制杂波算法进行了对比说明。最后，针对匹配滤波和恒虚警率检测时目标回波信号中存在的热噪声问题，提出了基于锁相环和混沌振子的微弱目标信号检测方法，根据信噪比不够低的问题，又组成了基于多重相关和混沌振子的混合检测系统进行了微弱目标信号的进一步提取，减小了对恒虚警率检测结果的影响。使系统检测成功的概率大大增加。在MATLAB仿真环境下进行相关仿真证明了所采用方法的可行性。