MIMO（Multiple Input Multiple Output）雷达的全称为多输入多输出，其概念在2003年由美国林肯实验室的Bliss和Forsythe首次提出，是一种新体制雷达，目前已成为国内外雷达界的一个研究热点。在MIMO雷达定义中，多输入是指同时发射多种雷达信号波形（一般是多个天线同时发射不同的波形），多输出是指多个天线同时接收并通过多路接收机输出以获得多通道空间采样信号。在这一概念框架下，传统的机械扫描雷达由于只发射一种信号波形，也只有一路接收机输出，其属于单输入单输出雷达；单脉冲雷达只发射一种信号波形，一般有两路（和波束与差波束或者左波束与右波束）接收机输出，其属于单输入双输出雷达；相控阵数字波束形成（Digital Beamforming，DBF）体制雷达是多个发射天线同时发射相同波形的信号，多个接收天线也同时接收信号并经多路接收机输出，它可以看作单输入多输出雷达。根据发射和接收天线中各单元的间距大小，可以将MIMO雷达分为分布式MIMO雷达（又称统计MIMO雷达或非相干MIMO雷达）和集中式MIMO雷达（又称相干MIMO雷达）两类。分布式MIMO雷达中收发天线各单元相距很远，使得各阵元可以分别从不同的视角观察目标，从而获得空间分集增益，克服目标雷达截面积（Radar Cross Section，RCS）的闪烁效应，提高雷达对目标的探测性能。而集中式MIMO雷达的收发天线各单元相距较近，各个天线单元对目标的视角近似相同，且每个阵元可以发射不同的信号波形，从而获得波形分集，使得集中式MIMO雷达具有虚拟孔径扩展能力及更灵活的功率分配能力，改善系统的能量利用率、测角精度、杂波抑制及低截获能力等性能。

MIMO雷达通常包含多个发射天线和多个接收天线（天线也可以收发共用），各发射天线发射不同的信号波形，各发射信号经过目标反射后被多个接收天线接收，并经过多路接收机后送给信号处理进行后续处理，MIMO雷达的组成框图如图2-5所示。在MIMO雷达系统中，各阵元各发射信号不再是一组相干信号，而是一组相互正交或部分相关信号。此时各信号在空间叠加后不会形成高增益的窄波束，而是会形成低增益的宽波束，对较大的空域范围同时实现能量覆盖，从而实现对大空域范围内的目标同时进行跟踪和搜索。如图2-6所示，当MIMO雷达各发射信号相互正交时，则其发射能量覆盖没有方向性（假设单个天线单元没有方向性），在所有方向增益相同；当各发射信号部分相关时，则其发射能量覆盖为低增益的宽波束，波束指向和波束宽度由发射信号波形及其相位决定；当各发射信号完全相关（即相干）时，则其发射能量覆盖为高增益的窄波束，波束指向由发射信号相位决定，此时等效于各发射信号完全相同，只是相位不同，这时就变成了常规的相控阵雷达（更准确地说是数字阵列雷达）。

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图2-5　MIMO雷达基本组成

图2-6　MIMO雷达不同发射信号时的发射能量覆盖图