海洋与电离层与人们的生活密切相关。海洋生态系统的运动变化影响着人们的生活方式。人们能够借助电离层实现远洋的通信、探测,定位等功能。对海洋和电离层之间的相互作用的研究能够为人类对自然现象的了解提供信息支撑。研究海洋电离层相互作用离不开观测设备的支持。高频地波雷达被称为“21世纪的新体制雷达”,是观测海洋的高性能设备。然而其采取定频工作的方式,获取电离层信息能力有限。因此,需要搭建一套兼顾电离层与海洋探测的雷达系统。本文设计并搭建了一种能够同时进行定频海态探测与扫频电离层探测的海洋电离层一体化探测系统,并对系统的探测、接收、以及信号处理流程过程进行分析。首先提出了一种适用于一体化探测的频率循环步进波形,理论分析得出该波形具有同时获取海洋以及电离层信息的能力。并且分析了波形信号处理方式以及参数之间的约束关系,讨论了波形在实际应用中遇到的旁瓣抑制问题,积累信噪比问题以及近场目标回波信号残缺问题。其次对于接收阵列幅相一致性补偿问题,建立L阵列的幅相误差模型,根据误差模型提出了一种基于矩阵联合近似对角化的幅相误差系数估计方法,并改进了误差系数校准的评价指标,结合仿真分析了方法的鲁棒性与有效性。最后对搭建的实际雷达系统进行实验分析。用频谱公司M2p.6566激励信号卡产生了探测信号。随后,由于收发系统分置,对收发分系统参考源不同带来的负面影响进行了讨论,并以此为背景设计了一种补偿方案。最后进行了系统的实际探测实验,验证了该系统的适用性,并且结合实际数据完成了阵列幅相误差校正问题。仿真和实际数据表明,该一体化探测系统能够同时进行海态信息与电离层信息的获取。并且,处理结果与传统的垂测仪设备和高频地波雷达设备有很好的符合,验证了该系统的可行性与准确性。