在未来军事电磁频谱战中,雷达通常工作于复杂电磁环境中,外部干扰信号从雷达天线波束主瓣进入接收机,形成欺骗或压制干扰,严重降低了雷达系统性能。因此,如何对抗主瓣干扰,提升复杂电磁环境下的雷达探测能力,是电磁频谱战中获取制电磁权的核心关键之一。近年来,认知雷达通过发射波形和接收处理的连续协同反馈,掌握了空间、时间、频率、极化等维度“捷变”的主动性,具有抗主瓣干扰的巨大潜力和优势。因此,本文围绕认知雷达的波形设计与处理两方面,开展多维联合抗主瓣干扰研究,主要工作与贡献如下:1、提出了一种基于非精确交替方向惩罚法（IADPM）的认知脉间波形幅度-相位联合设计方法,通过多延时匹配处理获取干扰和目标的多普勒信息,最小化特定多普勒范围内的干扰能量与目标旁瓣能量的加权和,提高了主瓣速度欺骗干扰下的目标检测性能。2、提出了一种基于解耦交替方向惩罚法（DCADPM）的认知发射-接收联合设计方法,通过时频解卷积处理获取干扰信号相关参数,最小化发射信号-接收滤波器的积分旁瓣电平（ISL）与干扰信号-接收滤波器的ISL的加权和,有效抑制了多种主瓣灵巧干扰。3、提出了一种基于子阵级盲信号处理的认知空时信号分离方法,利用目标与干扰信号在空间和时间维度上的差异性,通过子阵多域信号分离,重构目标与干扰信号,有效抑制主瓣支援式压制和灵巧干扰,同时精确估计目标角度信息。4、提出了一种基于极化特征矩阵近似联合对角化（P-JADE）的认知极化-时间-多通道联合处理方法,利用目标与干扰信号的极化分集和时域波形不相关的特性,有效分离出目标与干扰信号,提升了主瓣自卫式压制和灵巧干扰的抑制能力。以上理论方法的有效性、适用条件和性能已通过仿真试验验证。结果表明,本文提出的方法能够有效对抗主瓣压制、欺骗和灵巧干扰,提高主瓣干扰下雷达探测性能,可应用于机载、舰载等预警/火控雷达系统。