电离层是地球大气电离的区域,也是近地空间环境中重要的组成部分,对电离层的研究具有十分重要的意义。非相干散射雷达是能够探测到整个电离层范围内的电子密度、离子温度、电子温度和漂移速度等多种参数的强有力设备。然而,非相干散射雷达是非常复杂的系统,如何评估其探测性能,如何处理编码信号,在回波信号中,又是如何反演参数,这些都是研究非相干散射雷达需要解决的问题。本文主要提出了非相干散射雷达回波信噪比的估算方法,研究了巴克码、长脉冲码和交替码的信号处理,以及实测数据的参数反演。主要开展的工作如下:第一,根据非相干散射的基本原理,介绍了非相干散射探测的基础,阐明散射信号的统计性质与电离层介质之间的关系;第二,为了研究非相干散射雷达的探测性能,对回波信噪比进行了分析,提出估算信噪比的有效方法,并且利用经验模型和雷达的实测数据,验证该方法的正确性,这对于非相干散射雷达系统设计有重要的指导意义。第三,研究非相干散射雷达信号处理的基础理论,探讨非相干散射雷达信号的编码、解码以及分析方法,总结不同调制波形的特性,这为非相干散射雷达探测波形的选择提供很好的依据。通过对实测回波功率谱的分析,可以获得电离层参数,并将其和标准经验模型的数值作对比验证结果。