随着大数据时代的来临,实时大容量信息业务的需求增加与有限的频谱资源间的矛盾,迫切需要更为高效的频谱利用机制。另一方面,随着作战空间/领域的扩展和信息化装备武器的发展,未来战场必将面临更复杂和更恶劣的作战环境,多兵种协同作战、多功能便携式单兵装备等的需求,促使综合性的电子信息对抗成为未来战场的必然趋势。这些对多系统的电磁兼容性和设备的轻型化、小型化提出了新的要求。为此,一种有效的途径是采用频谱共用机制下的多系统多业务一体化模式。由于调频连续波信号(FMCW)能够提供距离高分辨率和速度高分辨率,近几年已成为车载防撞和无人机避障等领域的主流波形。同时该信号还具有良好的多径分辨能力、抗多普勒能力以及远距离低功耗传输能力,已被广泛应用于个人局域网和物联网应用。因此,研究基于FMCW的雷达通信一体化系统将具有非常好的应用前景。本文针对FMCW雷达通信一体化波形设计及信号处理进行了研究。一方面,从如何提高FMCW通信系统性能出发,研究了多斜率FMCW和多载波FMCW信号的调制解调方法。另一方面,从一体化波形共用机制出发,分别研究了多斜率FMCW和多载波FMCW在雷达目标探测应用中存在的问题及解决方法。主要内容概况如下:1.针对多斜率FMCW调制中多斜率时宽带宽不一致及最佳斜率选择问题进行了研究,一方面研究了双正交傅里叶变换域上多斜率调制的限制条件及多普勒频偏对该系统的影响,另一方面,设计了具有时宽带宽的一致性的多斜率波形,并讨论了干扰最小化时的斜率选择约束,然后推到了关于频偏存在条件下的非相干接收机设计。最后,基于软件无线电平台和射频信道模拟器测试了该方案的可行性并验证了对多普勒的鲁棒性。2.针对如何提高多载波FMCW调制效率的问题进行了研究。一方面,分析了OFDM与Chirp相结合方式时受调频斜率约束的原因,然后基于循环平移的方式设计了调制效率不受斜率约束的正交折叠Chirp分复用系统,并讨论其子载波保持正交的条件和保护间隔设置。另一方面,为了提高多带FMCW的调制效率,提出了非线性指数调频与多带相结合的信号结构,设计了具有时宽和带宽的一致性且中心对称的对称指数频率调制波形(SEFM),并基于互最小相关性对波形进行优化。最后,讨论了多带SEFM的带间干扰和频域保护间隔设置的问题。3.针对多斜率通信系统中斜率变化对雷达目标检测所带来的问题进行了研究。首先,设计了一种正负斜率的一体化波形方案,分析斜率变化与多普勒对一体化系统带来的影响,并讨论了系统参数与系统性能的约束条件。另一方面,分析了多斜率FMCW斜率变化对多脉冲相干积累造成影响,提出了基于慢时间维相干积累路径修正算法。此外,讨论了使用折叠多斜率调制的通信调制效率与雷达性能的关系。最后,通过仿真验证了该算法对单目标和多目标场景均适用。4.针对多载波FMCW载波间积累遇到的多普勒扩展问题和多天线FMCW一体化波形设计问题进行了研究。一方面,分析了多载波FMCW载波间积累时多普勒扩展的原因,并提出了多普勒扩展抑制方法,然后讨论了载波数、载波间隔选取与最大不模糊速度之间的关系。另一方面,结合第三章所设计的多带SEFM多进制调制波形,给出了多带SEFM信号的MIMO雷达通信一体化方案,并基于最小互相关和主旁瓣比设计了多天线FMCW一体化波形。最后,通过仿真分析了通信数据调制对MIMO多带SEFM系统目标检测性能。