信号的稀疏表示就是在变换域上用尽可能少的基函数来表示原始信号，从而抓住信号最本质的特征，在信号压缩、去噪、超分辨重建等信号处理领域具有广泛应用。本文应用信号稀疏表示理论对雷达目标信号进行建模，主要分为三个部分：第一部分研究了信号的稀疏表示，给出了针对雷达回波信号特征来构造匹配字典的方法，以达到与原始信号最为匹配的目的。对匹配追踪、基追踪等稀疏表示方法进行深入研究，并引入LASSO算法作为稀疏表示的方法。第二部分主要对脉冲压缩雷达和相控阵雷达的原始回波信号进行稀疏分解，由此估计出目标的距离、速度和方向等参数，仿真结果表明由稀疏表示得到的雷达目标参数估计优于传统方法；第三部分是在稀疏表示的基础之上，利用欠采样思想对雷达回波信号进行稀疏建模，目的是用更少的采样点数估计出目标参数。在对阵列信号进行欠采样DOA估计时，采用了时域建模和空域建模两种方法，都达到了降低采样率的目的。