随着雷达技术的发展,雷达的应用越来越广泛,雷达探测系统在国防建设和国民经济建设中发挥着越来越重要的作用。目前,香农信息论在雷达领域中的应用主要侧重于雷达信号系统的波形设计方面。雷达是一种信息获取系统,用信息论对这一信息获取的过程进行系统地描述和刻画,具有重要的理论意义和应用价值。目前不少国内外学者对此进行了有益探索,但尚未形成统一的信息理论框架。多载波雷达探测系统具有更高的距离分辨率和目标探测能力,是现代雷达技术研究与发展的重要方向。本论文采用香农信息论的思想方法,以接收信号与被测目标的距离-幅相之间的互信息为测度,建立了多载波雷达系统的信息理论模型。研究主要围绕目标的距离信息和幅相信息展开,针对单目标探测和多目标探测的探测场景进行讨论,并用最大似然估计方法进行比较,数值仿真结果验证了理论分析的正确性。论文的主要工作和创新如下:1.在复加性高斯白噪声信道上,采用子载波序列为Zadoff-Chu序列的正交频分复用信号,建立了多载波雷达探测系统模型。针对常散射系数和瑞利散射系数两种目标模型,用信息论方法分析了探测信息量与目标参数之间的关系,提出用熵误差衡量系统的性能,并与均方误差进行了比较。2.针对单目标探测系统,提出了两种目标模型下距离信息和幅相信息的定义及描述方法,并推导出了闭合表达式。研究结果表明,目标距离信息和幅相信息将产生相互影响,幅相信息通常依赖于距离信息。针对瑞利散射系数模型,幅相信息只与信噪比有关,而与距离信息无关。此外,提出了一种频域最大似然距离估计算法,可以估计非整数采样间隔的时延,进一步研究了目标的距离信息量与最大似然估计之间的关系。理论分析与数值仿真结果表明,在高信噪比条件下,距离估计的克拉美罗界即为距离信息量的渐近上界。本论文的研究发现,目标的距离信息量可作为最大似然估计的性能上界,为实际系统的探测性能提供了理论依据。3.针对多目标探测系统,分析了在目标间无干扰情况下多目标的距离信息和幅相信息,证明了多目标信息量是各个单目标探测信息量之和。在两目标情况下,利用奇异值分解方法分析了目标间存在干扰时,两目标的距离联合信息,并推导了瑞利散射目标的距离联合估计的克拉美罗界。最后从信息论角度提出了距离分辨率的定义,理论分析结果突破了带宽对距离分辨率的限制。