天波超视距雷达(OTHR)能够跟踪3000Km以外的目标,并能对上百万平方公里的海面进行监视,由于这些原因,OTHR在现代防空体系中具有重要的作用,并具有重要的军用及民用价值。然而,短波信道众多电台及其干扰、电离层的多层性和不稳定性、固有的低距离分辨特征等问题限制了OTHR的广泛应用。这些问题的解决,对于提高OTHR性能起着关键作用。作为一种新的雷达概念,多输入多输出(MIMO)雷达吸引着众多学者的研究兴趣。MIMO雷达是一种多天线系统,它能够在每个天线上发射独立的信号,在接收端,可以通过一组匹配滤波器对发射信号分量进行分离,因此,该系统能够在接收端等效地实现发射波束形成。MIMO雷达在弱目标检测、干扰抑制、分辨力提高等方面具有明显的优势,充分利用这些优势可以明显提高雷达在目标检测、参数估计、目标跟踪等方面的性能。本文针对OTHR现存问题,将MIMO技术引入到OTHR中,以提高现有OTHR系统的性能。归纳起来,本文的工作主要包括以下几个方面：(1)在简要介绍雷达中的基本理论之后,结合OTHR系统的特点及MIMO雷达模型,给出了MIMO OTHR系统模型,并给出了该系统的主要特点。在MIMO OTHR信号模型的基础上,对MIMO OTHR信号处理进行了详细推导。(2)具有良好的自相关性能和低的互相关电平的正交信号是MIMO技术应用的关键。在简要介绍常见的正交信号设计方法之后,利用模糊函数的方法对正交频分线性调频(OFD-LFM)信号的设计问题进行了分析,给出了该信号的设计规律。(3)由于信道带宽的限制,低距离分辨力是OTHR面临的一个主要问题。在介绍距离分辨力概念之后,从频域的角度对MIMO OTHR系统的输出信号进行了分析,给出了等效发射波束形成输出信号频谱与发射信号频谱之间的关系,并以此为基础,讨论了OFD-LFM信号在提高距离分辨力上的优势,并给出了计算机仿真结果。(4)在干扰抑制方面,首先对主瓣干扰的特点进行了分析,接着重点讨论了常规主瓣抑制方法的局限性,最后给出了利用MIMO技术抑制主瓣干扰的原理,并通过仿真实验对该方法的有效性进行了验证。