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针对天波雷达应用背景及实际需求,详细分析了多输入-多输出（Multiple-Input Multiple-Output,MIMO）天波雷达波形设计问题,对典型MIMO天波雷达波形的优缺点和适用探测任务进行了综合比较,并得出了部分波形之间的关系。为改善已有波形在多普勒容限、速度模糊和频率限制,提出了一种慢时间随机相位编码波形。相关结论和改进措施为MIMO天波超视距雷达信号理论研究、工程实现提供了参考。