MIMO雷达具有多个发送与接收天线,其在自由度、角分辨率、参数可识别性等雷达性能的提升方面具备较大潜力,因而近年来受到广泛关注。MIMO雷达通常可分为集中式和分布式两种。其中,分布式MIMO雷达利用空间分集可克服RCS闪烁、获取更多目标统计信息,而达到这样性能的前提是来自不同发射天线的目标回波在接收端可被有效分离,因此通常要求发射信号具备正交性。本文主要围绕分布式MIMO雷达的正交发射信号设计展开研究,包括以下内容:在研究和分析MIMO雷达基本原理的基础上,建立分布式与集中式MIMO雷达信号模型;分析常见正交波形并总结正交波形优化设计准则;阐述MIMO雷达接收端信号处理流程。给出OFDM相位编码波形优化设计模型。本文在分布式MIMO雷达发射信号的设计中引入OFDM的思想,令每一个发射信号均由一组正交子载波构成以实现频率分集,同时对各个子载波进行相位编码以保证不同发射信号之间的正交性。本文首先给出OFDM相位编码数学模型,并对该信号所具备的频率分集特性可给动目标显示处理带来的性能改善进行推导分析;之后,以最小化信号自相关旁瓣峰值电平与互相关峰值电平以及最小化自相关旁瓣能量与互相关能量为优化目标,采用一种权值自适应机制的遗传算法构造得出了OFDM相位编码信号集。研究正交LFM信号设计方法。首先,采用频分方式构造OFD-LFM信号集并分析频率间隔对信号正交性能的影响,在所需发射信号较多的情况下,OFD-LFM信号由于总带宽过大将给雷达系统实际工程实现带来挑战,其应用存在一定局限性。因此,本文给出一种正交多段LFM信号优化设计模型,在给定的脉宽内令信号由三段LFM信号组成,通过调整各个信号内三段LFM信号的调频斜率构造正交信号,并采用遗传算法以最小化信号自相关旁瓣峰值电平与互相关峰值电平为优化目标,设计得到了一组正交多段LFM信号集。最后,针对LFM信号距离旁瓣高的缺点,本文给出一种在信噪比损失可控条件下的失配滤波器优化设计模型,并通过仿真验证了其对距离旁瓣抑制的有效性。研究OFD-NLFM信号设计问题。首先,分析窗函数法设计NLFM信号原理,比较采用不同窗函数构造得出的NLFM信号性能,并基于窗函数组合的形式设计NLFM信号;之后,构造OFD-NLFM信号模型,通过仿真得出正交信号集并分析了频率间隔对信号正交性能的影响。