传统雷达波形与信号处理的信息维度有限,在强对抗、远程探测等复杂探测场景下能力受限。本文作者所在团队近年来提出“通信化雷达”的概念,通过在雷达波形中嵌入辅助探测信息并利用通信理论进行站间信息获取,大幅拓展了雷达探测信息维度,提升了雷达抗干扰潜力和分布式协同探测能力。本论文针对通信化雷达波形设计与信号处理这一关键问题开展研究,主要内容如下:第一章,阐述了通信化雷达探测原理、性能特点和应用场景。简要概况了双多基地雷达、外辐射源雷达、雷达通信一体化等相关技术的发展和局限性,引出并总结了通信化雷达对信号波形及信号处理的设计需求。介绍了论文主要内容及章节安排。第二章,研究了通信化雷达波形设计问题。首先给出了通信化雷达波形模糊函数、峰值旁瓣比、多普勒容限的定义以及在内嵌信息未知情况下的探测鲁棒性（RUI）等评价指标;随后分析了复合调制波形与信号处理方法的理论性能;针对该波形相位信息混叠和旁瓣过高带来的处理难题,进一步提出了正交复合调制波形,该波形通过双层相位调制、双层匹配滤波的信号处理设计,实现了与2FSK系统相近的误码率性能、相比于2017年美国空军实验室所提波形更优的RUI性能,峰值旁瓣比相比复合调制波形从-1 d B优化至-22 d B,且相位信息不混叠、易提取,较好地满足了通信化雷达对波形的需求。第三章,研究了正交复合调制波形与信号处理的综合优化设计问题。首先,研究了波形信息扩容设计方法,通过将内层调制中使用的正交信号数量由两路扩展至任意路,以与MFSK系统相近的误码率性能提高了波形的内嵌信息量,提高了频谱利用率;随后,针对扩展正交复合调制波形与信号处理,理论推导得到了输出峰值信噪比与内嵌信息量的关系,利用正交信号特性设计了优化算法,可在正交信号数量较多情况下保持稳定检测性能;最后,推导了正交复合调制波形的模糊函数,证明了其多普勒性能主要取决于外层相位序列,并通过仿真验证了优化外层相位序列以获得更好多普勒性能的方法的有效性。第四章,研究了复杂场景下通信化雷达信号处理问题。首先,研究了多目标场景下正交复合调制波形信号处理,提出了一种多目标混叠下信道估计与信息提取方法,实现了在目标检测过程中实时获取信道状态信息,仿真表明其信息提取性能仿真优于美国国防高级研究计划局“雷达与通信的共享频谱接入”项目2017年所提波形,相同误码率情况下信息量提升2.6倍;其次,针对运动目标情况,分析了正交复合调制波形相参脉冲多普勒处理的性能,仿真表明多目标/动目标场景下该方法可保持良好的误码率性能,拓展了其在不同平台的应用。第五章,总结了本论文的主要工作、创新点及下一步工作展望。