随着电磁频谱机动作战理念的发展,雷达和通信系统对带宽和频谱资源的需求越来越高,传统单一功能的电子作战装备已经无法适应这种需求,使得现有的雷达系统与无线通信系统的共存变得越来越迫切,雷达通信一体化技术成为了一种发展趋势。雷达通信一体化中一种有效可行的实现方案是对空域发射技术进行设计,以将通信作为雷达的第二功能。这里所谓的空域发射技术设计主要是指通过形成特定的空域发射方向图,利用方向图的主瓣实现雷达的探测功能,再利用发射方向图的旁瓣实现通信功能。然而,基于空域发射方向图的雷达通信一体化方案无法应对电磁频带干扰,并且传输数据单一。为此,本文提出了空域发射技术和频域发射技术联合设计的方式来实现雷达通信一体化,即利用发射方向图主瓣实现雷达探测,再以发射方向图旁瓣水平和功率谱密度水平来调制通信信息实现通信功能。显然,该空频域发射技术设计的关键在于发射方向图的设计和发射信号频谱的设计。为获取期望的发射方向图和信号频谱,本文建立了三种波形优化模型,并针对性地采用三种优化方式,即凸优化、二步优化和最大最小化（Majorization Minimization,MM）算法进行求解。最后,将这三种优化方式进行了对比分析,综合评估了三种优化方式的雷达性能和通信性能。本文的工作内容从下面几个部分展开:首先,本文利用凸优化理论对空频域发射技术进行设计以实现雷达通信一体化。对多输入多输出（Multiple input multiple output,MIMO）发射波形在空域和频域进行优化,利用优化的发射方向图主瓣实现对目标区域的雷达探测,通过控制通信方位的发射方向图旁瓣电平以及通信频带上的功率谱密度水平来实现通信信息传输。为此,在方向图旁瓣电平、波形功率谱水平、波形恒模等约束下,以发射方向图的匹配误差为目标函数,发射波形序列协方差矩阵为优化变量,建立了相应的波形优化问题,并采用半正定松弛方法和高斯随机化方法来求解该问题。然后,本文利用一种二步优化思路对空频域发射技术进行设计以实现雷达通信一体化。第一步建立空域方向图优化问题,通过优化一个采样时刻的协方差矩阵来降低优化复杂度,将发射方向图匹配期望方向图实现雷达探测功能,再通过发射方向图旁瓣控制实现通信功能,利用数学关系式得到整个采样时刻的协方差矩阵,最后再利用高斯随机化方法还原得到空域雷达通信一体化波形。在得到空域雷达通信一体化波形之后,第二步再建立频谱优化问题。由于改变不同时刻波形序列的相位,不会影响雷达发射方向图。因此以波形序列的相位为优化变量,通过最小化通信频带处能量来实现功率谱密度水平的控制,针对该优化问题,采用拟功率迭代算法进行求解。第三,本文利用MM算法对空频域发射技术进行设计以实现雷达通信一体化。以发射波形序列为优化变量,首先以实际方向图与期望方向图匹配误差建立第一个代价函数,然后,利用通信方位旁瓣能量建立第二个代价函数,再利用通信频带功率建立第三个代价函数,以波形恒模作为约束条件,通过加权系数相结合,建立空频域雷达通信一体化波形联合优化模型。本文通过MM算法对所建立的联合优化模型进行求解。由于优化模型中,采样值和变量都很大,求解的计算复杂度较高;为此提出了算法加速处理方法,在保证算法优化性能的前提下,降低了计算复杂度。最后,本文对这三种优化方法进行对比分析,从方向图、功率谱、优化时间、积分旁瓣电平（Integration Sidelobe Level,ISL）以及平均通带阻带功率比（Average Passband Stopband Power Ratio,APSPR）这几个方面评估了三种算法的空频域相关性能;利用星座图和误码率综合评估了三种优化方式的通信相关性能。