多输入多输出（MIMO）雷达体制可有效提高雷达探测目标的可靠性和探测精度，具有抗干扰和反隐身优势，因此可广泛应用于预警、跟踪和目标识别等领域。

MIMO雷达的研究可追溯到20世纪70年代，当时法国国家航天局提出的综合脉冲孔径雷达（synthetic impulse and aperture radar，SIAR）采用全向天线发射窄带正交信号，具有低截获概率的优点，并可通过综合脉冲形成技术实现宽带信号的性能，是MIMO雷达的雏形。2003年第37届阿西洛马（Asilomar）会议上，美国麻省理工学院林肯实验室的研究者提出的MIMO雷达与SIAR的思想较为类似。该MIMO雷达发射/接收阵列中的天线以较小的间距集中部署，在接收端的匹配滤波器组后，基本采用与传统雷达相似的信号处理方法，可以在接收端实现等效的发射波束形成。该MIMO雷达的阵列结构与传统相控阵雷达接近，通常也称为共置天线MIMO雷达或集中式MIMO雷达。2004年电气电子工程师学会雷达会议上，研究者首次提出了分置天线MIMO雷达，也称为统计MIMO雷达或分布式MIMO雷达。该雷达和通信系统中MIMO的概念类似，其天线分布在空间不同位置，可有效克服目标的雷达散射截面积起伏造成的检测概率下降问题。这种MIMO雷达的思想与通信MIMO更接近，在一定程度上突破了传统雷达的概念。国内外关于2种体制MIMO雷达的研究主要集中在阵列构型设计、发射波形设计、参数估计和目标检测等方面，有关MIMO雷达实验样机的报告较为少见。

典型的MIMO雷达由多个发射正交波形的发射天线、多个接收天线和多组匹配滤波器组成。集中式MIMO雷达（图1）发射阵列和接收阵列均为集中式布阵，各发射阵元（或子阵）发射相互正交的波形，形成宽的发射波束。在接收端经过发射波形的分离之后，其信号形式与传统阵列信号相似，可直接应用传统的自适应阵列技术。分布式MIMO雷达（图2）的主要特点是利用了空间分集和发射信号分集技术，其收发天线阵列单元的间距较大，每个发射天线发射互不相关的信号波形，从不同角度照射目标，在接收端采用多个接收天线对目标回波信号进行接收和处理。利用各个发射-接收通道间的目标回波信号的独立性，使目标对每个发射通道呈现独立的散射特性，在空间形成由发射天线-目标-接收天线构成的多个通道，从而克服目标的雷达散射截面积起伏。

图1 集中式MIMO雷达组成示意图

图2 分布式MIMO雷达组成示意图

MIMO雷达的主要优势是：①提高了目标检测的可靠性和探测隐身目标的能力。分布式MIMO雷达通过将发射天线和接收天线分置于不同的空间位置，克服了目标雷达散射截面积起伏造成的传统雷达检测性能下降的问题。②提高了雷达系统的参数估计性能。集中式MIMO雷达通过发射正交波形可形成长的虚拟阵列，从而提高了雷达的目标分辨能力。③发射波形更加灵活。通过对发射波形的良好设计，MIMO雷达能够根据实际应用场景形成期望的发射方向图，同时由于发射正交波形，MIMO雷达具有低截获能力。

针对不同的战场环境和任务需求，对MIMO雷达发射波形进行优化设计，包括多目标环境下的空时编码信号设计、杂波背景下的波形设计和复杂环境下的认知空时发射方向图设计等。此外，为了提高雷达的抗干扰性能和目标探测性能，将分布式MIMO雷达和集中式MIMO雷达结合，形成的MIMO雷达组网系统将是MIMO雷达未来发展的重要趋势之一。