MIMO雷达是近几年来成为研究热点的一种新体制的有源探测系统，它自诞生起就被分成了两个大的分支，一个是统计MIMO雷达，另一个是相干MIMO雷达。前者通过空间分集提高了对起伏目标的探测性能，后者通过波形分集，在传统相控阵的基础上，通过发射正交波形，在空间形成低增益的宽波束，具有更高的空间分辨率、更好的参数辨别能力等优点。MIMO雷达正交波形的设计有频分和码分等方式，其中正交频分线性调频信号由于容易产生，工程实现方便，是MIMO雷达中常用的信号。但是这类信号具有很高的距离旁瓣，且不能通过传统加窗的方式得到有效地抑制。本文主要针对正交频分MIMO雷达的波形设计以及旁瓣抑制技术展开了相关研究，具体内容如下：1.给出了稀疏阵列正交频分MIMO雷达的信号模型，推导了正交频分信号的模糊函数，并且研究了距离-角度耦合特性的构建和解除方法。2.分析了当ULA-MIMO雷达发射信号为SFDLFM信号时距离像高旁瓣产生的原因并根据原因对其进行了分类，给出了通过设计迭代加权旁瓣抑制脉压滤波器来抑制距离像旁瓣的方法。仿真结果表明，这种方法能够有效地抑制SFDLFM信号和正交相位编码信号的距离像高旁瓣，且旁瓣抑制性能很好。3.根据SFDLFM信号的频谱特性，给出了一种具有很好地旁瓣抑制效果的频谱修正技术，且这种谱修正的处理方式能有效降低系统的复杂度和运算量。4.研究了其它几种正交频分信号的设计方法，具体包括频谱高度重叠的LFM信号、频分非线性调频信号和正交多相编码-线性调频乘积型混合信号，并对这几种信号进行了分析。理论分析和仿真结果表明频谱高度重叠的LFM信号具有很高的主副比，但是主瓣宽度较宽；大时带积的频分非线性调频信号除了较高的近区旁瓣外，其它区域的旁瓣能达到-40dB以下，和同参数的频分线性调频信号相比，多普勒容忍性变差；而乘积型编码-调频混合信号分别与正交相位编码信号和OFDM-LFM信号相比，具有更好的距离分辨率和更高的主副比。