传统雷达以相对固定的模式、采用相对固定的波束和波形发射电磁波,在复杂多变的工作环境下难以取得满意的性能,也无法满足多任务、多功能的需求。MIMO雷达是雷达体制的一种扩展,具有多个发射和接收天线,各发射天线可以发射不同信号,这使得MIMO雷达具有波形分集的优势。MIMO雷达通过发射不同的信号,使得能量集中在感兴趣的角度范围或者在空间均匀分配,多个发射信号在不同的角度合成不同的波形,从而具有较强的抗截获能力。MIMO雷达的波形分集优势,使得雷达系统具有更高的发射自由度,可以针对不同的工作场景和需求,灵活的设计发射能量覆盖图,也可以根据环境信息及时调整发射波形。因此,MIMO雷达波形优化设计技术是一个重要的研究领域。本文具体内容如下:首先建立了均匀线阵下的MIMO雷达模型,并给出信号模型。在此基础上介绍了两种常用的MIMO雷达信号处理方法,接着引入了雷达发射能量覆盖图、脉冲综合结果、多普勒敏感性曲线的相关概念,它们是评价MIMO雷达波形设计技术的重要指标。其次对正交波形的设计方法进行了研究,分为正交相位编码信号波形和正交LFM信号波形,对它们的自相关、互相关函数及脉冲综合结果和多普勒敏感性曲线进行了分析和对比。最后对部分相关波形进行了探讨,对于部分相关相位编码信号波形的设计可以分为两步,首先分别用半正定规划和基波束的方法优化得到发射波形的协方差矩阵,并对这两种方法的复杂程度和结果进行比较与分析,接着利用循环算法和序列二次规划得到发射波形,对比其性能指标。在部分相关LFM信号方面,通过分析LFM信号的发射能量覆盖图,找到LFM信号参数中影响发射能量覆盖图的因素,然后介绍了现有的部分相关LFM信号波形设计方法,该方法设计得到波形的脉冲综合结果的主瓣相对于信号带宽决定的脉冲宽度有较大展宽,在目标检测时会严重影响目标的距离分辨性能。针对这一问题,本文提出了一种基于子阵正交的LFM信号部分相关波形设计方法。该方法通过对信号带宽和初相的联合优化,提高了信号的自由度,设计得到波形的脉冲综合结果的主瓣基本没有展宽,且旁瓣峰值较低,有效地提高了雷达对于目标的检测能力。