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近年来,多输入多输出(MIMO)雷达已经得到雷达领域学术研究者的广泛关注。MIMO雷达是在发射端同时使用多个天线发射不同波形,而在接收端采用多个天线同时接收回波信号的一种新兴体制。与相控阵雷达相比,MIMO雷达在提升角度、距离分辨率及干扰抑制等方面有更广泛的潜力。对这些方向的深入研究可以使雷达的目标检测、参数估计、目标跟踪等性能显著提高。本文对MIMO雷达在信号处理中的一些关键技术进行了分析研究,主要内容包括以下几个部分:第一部分,研究了MIMO雷达的基本原理及在雷达系统中的优势,还对MIMO雷达正交波形中的正交频分线性调频信号(即OFDM-LFM信号)进行研究,并且分析了OFDM-LFM信号的自相关与互相关特性,结果表明OFDM-LFM信号具有良好的正交性。第二部分,建立了MIMO雷达收发模型且研究了信号处理方式。为了提高系统资源利用率,简化系统构造,针对传统的匹配滤波架构,提出了一种改进的OFDM-LFM的匹配滤波架构。经过改进前后仿真结果对比,证明了新方法的正确性。对于MIMO雷达发射的OFDM-LFM信号,在接收端经过处理可以提高距离分辨率,并通过仿真对比验证了MIMO雷达比相控阵雷达有更高的距离分辨率。第三部分,研究了MIMO雷达测角技术相关内容,主要包括和差比幅单脉冲测角和直接比相单脉冲测角:(1)分析了MIMO雷达的双程方向图,其可在接收端形成联合方向图,3dB主瓣宽度更窄,角度分辨力更高。(2)介绍了和差比幅单脉冲测角原理,对MIMO雷达和相控阵雷达测角精度进行了理论推导与仿真对比分析,研究了左右波束间隔、波束幅度误差、阵元数对测角精度的影响。(3)最后对直接比相单脉冲测角原理进行了介绍,MIMO雷达形成的虚拟阵列可以等效为具有2M-1个阵元的三角阵,与相控阵雷达相比,划分的子阵不同接收信号间的相位差也不相同,导致二者的测角精度也不相同。仿真结果也表明利用MIMO雷达虚拟阵列技术的测角精度更高。