本发明公开一种用于云目标探测实验的Ka波段MIMO收发装置，其包括信号发送模块和信号接收模块；信号发送模块包括依次连接的上变频混频器、Ka波段带通滤波器和多通道开关选择输出单元；多通道开关选择输出单元包括输出选择开关、第一开关驱动单元，和至少2个信号输出支路；信号接收模块包括依次连接的多通道开关选择输入单元、低噪声放大器、下变频混频器、低通滤波器和中频放大器；多通道开关选择输入单元包括输入选择开关、第二开关驱动单元，和至少2个信号输入支路。本发明可以从多个接收通道收发电磁波，并把接收到的回波信号由毫米波信号转变为中频信号，便于对回波信号的后续处理，同时本发明装置可实现全相参体制，能够获取目标探测信号的相位信息。