多输入多输出(MIMO)雷达作为一种新体制雷达,是传统相控阵雷达技术的进一步发展,也是当前国内外研究的热点。MIMO雷达分子阵发射正交波形,在空间中形成低增益的宽波束,在接收端则采用同时多波束处理。MIMO雷达较之传统雷达有许多新特性,在目标分辨、弱目标检测、抗截获等方面有很大的优势。不过,MIMO雷达自身存在的问题也无法回避。首先,正交信号的使用使得信号的旁瓣问题更为复杂,而分布于空域、时域的过高峰值旁瓣,会造成严重的遮蔽效果,影响弱目标的检测效果。其次,低增益宽波束的使用对雷达探测能力的提升是不利的因素,需要借助大时宽信号和长时间积累弥补天线增益的不足和雷达威力的下降。本文针对上述问题,就MIMO雷达的距离旁瓣抑制、弱目标检测、以及长时间积累模式下的参数优选问题展开了研究,主要工作包括以下几点:(1)本文中以发射正交频分复用线性调频信号(OFDM-LFM信号)为例,分析了MIMO雷达的信号模型与信号处理流程。(2)当使用窄带OFDM-LFM信号的时候,MIMO雷达中会出现若干类型的旁瓣,其中的某些无法通过传统的加窗技术进行有效抑制处理。Spatially Variant Apodization(SVA)技术可以用于抑制MIMO雷达的距离旁瓣,该算法对主瓣和旁瓣的处理具有自适应性,是一种非线性的加权方法,在有效抑制旁瓣的同时几乎不会拓宽主瓣,仿真实验证明了该算法的有效性。(3)在MIMO雷达信号处理流程中引入CLEAN算法,通过参数估计方法恢复目标分量,利用“清除”思想,去除强目标从而凸显弱目标,由此可以提高弱目标检测的正确率。使用CLEAN算法需要精确的参数估计,其中,采用和差波束方法测量角度,并且具有较高的测角精度。仿真实验证明CLEAN算法是一种实时、有效和稳健的弱目标检测途径。(4)MIMO雷达工作在长时间积累模式下时,会出现包络走动的现象,从而会严重影响积累效果。基于MIMO雷达运动目标回波模型,推导了积累输出关于目标速度、信号带宽等因素的表达式,定量说明了包络走动与其影响因子之间的关系。该表达式可用于确定需要进行包络补偿的目标速度范围,并通过发射带宽等参数的优选,使包络走动对积累效果的影响最小。仿真结果验证了理论分析的有效性。