三维异构阵可以等效为多个前后交错的平面稀布阵列的矢量叠加,属于最广义的阵列形式,因此需要建立具有更一般意义的统一杂波模型,以满足三维异构阵带来的任意阵型对地面杂波建模的要求。三维异构阵相对于二维规则阵面,三维异构阵结构更加复杂,导致其杂波特性也更加复杂。本文针对三维异构阵阵列排布不规律,没有普适的方向图计算公式和杂波回波模型的问题,综合考量了影响三维异构阵杂波回波的各种影响因素,提出了适用于任何阵型的机载三维异构阵地面杂波回波模型,并基于这个模型进行了杂波仿真及杂波特性研究。本文主要工作如下:1.将传统相控阵空域波束形成理论推广到极化域-空域,考虑三维异构阵特有的遮挡效应对波束形成的影响,提出了三维异构阵的阵列极化-空间导向矢量和阵列极化方向图的统一计算方法,并给出了互耦因素对阵列方向图影响的两种修正方式。2.基于一些简化假设建立了机载三维异构阵在空-时-极化域的联合杂波模型,并具体给出了杂波模型中各种参数的模型和计算方式:随机粗糙面的电磁极化模型,杂波的幅度分布统计模型,杂波的功率谱模型。最后给出了三维圆柱阵、三维圆锥阵、圆柱圆锥相邻的三维异构阵、圆柱圆锥分开的三维异构阵的方向图仿真和杂波PD处理后的距离多普勒图仿真。3.基于机载三维异构阵在空-时-极化域的联合杂波模型,对常见的杂波回波去相关因素(角度去相关、极化去相关、波形去相关等)进行了理论分析和仿真验证,给出了在各因素影响下杂波去相关的条件。然后从仿真角度给出了互耦对三维圆柱阵方向图和杂波分布的影响,从理论角度分析了三维异构阵的杂波空时特性。4.提出了基于相位抖动的DDMA信号的角度估计方法,包括最大似然方法、最大似然迭代方法、自适应鉴角曲线方法、自适应单脉冲方法,并通过仿真实验分析比较了上述四种方法的性能。