随着人类太空活动的日益增多，电离层探测越发重要。非相干散射雷达是地面探测电离层的最有效工具。它利用雷达回波信号的自相关函数和功率谱计算电离层中电子和离子的特性参数，为科学家分析电离层提供数据基础。本文结合我国“子午工程”中非相干散射雷达的建设，开展了以下几个方面工作：　　1、理论研究方面：在前人研究基础上，深入研究了非相干散射雷达信号处理算法。结合模糊函数，推导出等离子体自相关函数的计算公式。研究了回波信号的自相关，脉冲编码及其解码方法，模糊函数修正等。　　2、工程实现方面：在基于ADSP-TS201的信号处理机和基于MFC的软件系统中对所研究的算法予以实现。包括：Bessel插值法的数字正交解调，后检测滤波器的设计，长脉冲、巴克码及交替码编码算法，多个重复周期的回波信号自相关函数累积，等离子体的自相关函数和功率谱计算等。　　3、系统测试与验证方面：完成非相干散射雷达信号处理机的自身测试及与之相关的设备接口的测试，对测试过程中所遇问题进行分析解决。通过对系统分析，提出了合理的自动探测方案，并予以实现。结合实际探测结果，验证了软件算法的正确性和硬件系统的稳定性和实时性。