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多输入多输出（MIMO）雷达使用多个发射通道和多个接收通道探测目标特性，其展现的潜力已引起国内外专家学者的广泛关注。与传统相控阵雷达相比，MIMO雷达利用发射端的正交信号波形提高了雷达的抗截获、抗识别性能以及雷达系统的时间、能量资源使用效率，利用接收端的匹配滤波器组实现发射波形的分离，从而等效形成虚拟阵列，扩展了阵列孔径，有利于提高参数估计精度。本文以面阵MIMO雷达为研究对象，针对MIMO雷达多发射子阵划分时的波束形成、等效虚拟阵列形成及角度测量技术进行了研究和分析，主要工作包括以下几点：（1）研究了面阵MIMO雷达发射阵列不同子阵划分时的波束形成，特别是发射子阵相位中心非规则排列时的导向矩阵构成问题；然后对其等效虚拟阵列形成的条件、过程进行分析。（2）对MIMO雷达和相控阵雷达的和差比幅单脉冲测角的理论测角精度进行推导；采用余弦空间测角的方法，对和差比幅单脉冲测角在二维阵列中的应用及特点，包括不同工作模式、拟合宽度、目标方向与预测指向之间的偏离角以及信噪比等对测角精度的影响，进行仿真验证及分析。并且对一些非理想因素，包括目标回波多普勒、MIMO雷达发射信号非严格正交特性和多目标情况下旁瓣对比幅测角的影响进行研究。（3）基于相控阵雷达和MIMO雷达实际阵列的比相测角利用的信息相同，因此两者的比相测角精度理论上相同，从理论推导和仿真两方面对此进行验证。但是基于MIMO雷达虚拟阵列的比相测角，其利用的信息与前面两者不同，因此从测角灵敏度及测角精度两个方面对此进行仿真研究。同样对多普勒频移及MIMO雷达发射信号非严格正交特性对比相测角的影响进行了理论研究及仿真验证。（4）研究了面阵MIMO雷达的超分辨测角技术。采用SSMUSIC算法，并引入修正的空间平滑去相关技术以及匹配滤波数据行列复用方法，仿真实验表明该算法有效提高了角度分辨率和角度估计精度。