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从高频地波雷达的核心信号系统入手，对传统的模数混合型系统存在的问题进行了分析，提出了一种基于射频直接采样、采用数字化技术和软件无线电技术的雷达系统优化设计方案，并对该方案进行了分析、论述和实际验证。验证结果表明，全数字化高频地波雷达系统的灵敏度、线性动态范围和系统信噪比等重要性能指标均明显优于采用模数混合技术的高频地波雷达系统。