正交波形体制的相控阵雷达也即MIMO雷达,是相控阵雷达系统的进一步发展。传统相控阵雷达的信号高度相关可以实现相干处理,而正交波形体制的MIMO雷达沿俯仰方向将阵面分成若干个子阵,发射相互正交的波形,在空间形成低增益的宽波束。MIMO雷达体制带来了一些性能的改善,如可提高雷达抗截获性能,提高对目标的速度分辨能力,提高强杂波背景中探测低速目标的能力,改善强杂波背景中检测弱目标的能力等。本文对MIMO雷达正交波形特征及信号处理中信号检测问题进行了研究,主要包括以下内容:首先研究和分析了MIMO雷达基本原理及特点,以及MIMO雷达相对于传统相控阵雷达的优点。其次,介绍了适用于MIMO雷达的三种正交信号:正交频分线性调频波形(OFDM-LFM)信号,正交多相编码信号和正交频率编码信号。重点分析了OFDM-LFM信号的基本特征,并详细讨论了OFDM-LFM信号在MIMO雷达中的参数设置问题,提出依据不同工作状态下选择参数的结论。对MIMO雷达的接收信号处理流程也进行了分析,并根据OFDM-LFM综合信号特有的“距离-方向耦合效应”,提出了简化处理流程,降低了工程复杂度。另外,对三种波形下的距离分辨进行了仿真分析,且得出OFDM-LFM信号在MIMO下有宽带分辨的效果。再次,对雷达动目标检测(MTD)和恒虚警率检测(CFAR)原理进行了研究,比较了不同杂波环境中不同CFAR处理算法的性能;并且对MIMO雷达中的速度分辨、强杂波中低速目标检测以及ADC对检测性能影响等具体检测问题进行了研究。通过仿真验证了MIMO雷达在这些方面的优越性能。论文最后介绍了MIMO雷达仿真实验平台的构建。包括信号产生、发射、信号处理及检测等模块,其中重点介绍了检测部分动目标检测(MTD)、恒虚警率处理(CFAR)和检测判决模块的设计和实现,并且通过仿真平台给出了MIMO雷达的主要仿真结果。