高频地波雷达是新体制雷达的一种,在我国海防建设上具有重要的战略性意义。作为“21世纪的雷达”,高频地波雷达能够全天候覆盖上万平方公里的海洋面积,能够有效提升我国对领海和领空的实时监控能力,增强我国国防实力。但是高频天线阵列的庞大占地面积严重影响了雷达系统的灵活性,阻碍了高频地波雷达的应用。因此,高频地波雷达的小型化能够有效地解决占地面积的限制问题,对高频地波雷达的推广应用具有非常重要的意义。MIMO雷达能够利用波形分集技术,有效提高时间和空间的利用率,扩展雷达系统的有效孔径,在解决高频地波雷达小型化问题上具有巨大的潜力。本课题以高频地波雷达为背景,研究适用于实际工程应用的MIMO正交波形设计方法,并分析了实际工程应用中的常见问题,验证了波形的实际应用能力。本课题首先提出了一种混合编码的波形设计方法,称之为改进的离散频率相位编码波形(IDFPCW),将频率编码和相位编码相结合,提高了波形设计的自由度。推导并分析了波形的模糊函数及互模糊函数。结合高频地波雷达背景,对波形进行了仿真,分析了波形的频谱特性以及多普勒特性。然后,为了寻找最优的编码序列,利用非支配排序遗传算法(NSGA)对IDFPCW进行参数优化,优化结果与前人设计波形进行了对比,并利用NSGA的多目标优化特性,分析了不同指标函数之间的相互限制关系,给出了实际工程环境下的参数选择策略。最后分析了IDFPCW在实际雷达系统中的限制条件及实际性能,并通过改造实际雷达系统进行实际的目标探测实验,验证了IDFPCW波形的实用性。研究结果表明,IDFPCW波形具有较好正交特性,尤其是显著降低了自相关旁瓣电平峰值,具有很好的多目标探测能力。通过半物理仿真实验以及实际系统目标探测实验,验证了本文理论分析和结论的正确性。