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频控阵(Frequency Diverse Array,FDA)雷达在发射端的阵列天线配置时,在相邻阵元间使用了较小的频率偏移,使其波束方向图不仅与角度相关,也具有距离依赖性,可实现二维联合探测目标。合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)是把较小尺寸的雷达天线置于飞机或者卫星平台上,利用其对地相对距离移动,在接收回波数据进行处理时,等效地合成为较大天线孔径,使得其分辨率更高。在SAR成像算法中使用FDA发射波形与相干机接收,可以有效地将FDA频率分集的优势用于提高SAR成像的距离和方位向分辨率,这成为FDA-SAR成像的主要研究方向。因此,本文结合频控阵与SAR雷达各自的特点和优势,提出新的SAR成像模式,研究基于FDA的波束形成和FDA-SAR成像算法。本文主要完成了以下几个方面的工作:(1)本文研究了FDA雷达的基本概念与原理。首先提出FDA雷达的阵列结构与发射信号模型,其采用线性排列的常规发射阵列可发送具有小频偏的线性递增或对数增加的发射波形,FDA的波束方向图同时取决于时间、角度和距离三个参数。也分析了FDA发射接收波束图,通过改变阵列的频率偏移量来控制波束的指向。然后提出具有多个混频器和多个匹配滤波器的相干FDA接收机结构,可以应用于包括线性或非线性的任意发射频率增量。(2)本文对现有的合成孔径雷达SAR成像算法进行了讨论和点目标仿真实验。首先介绍了SAR的工作模式和存在距离方位向耦合的原因,建立SAR信号模型。然后介绍了传统经典的距离多普勒R-D算法,其主要包括距离向脉压、距离徙动校正、方位向脉压,二维去耦,并进行点目标成像仿真。接着介绍了俯冲斜视SAR的keystone算法,建立几何模型和算法流程图,并且分析了其算法适应性和相位误差,进行点阵目标成像仿真。(3)在研究SAR成像系统中的FDA接收机时,先做了预处理结果分析。在分析中,比较了波形的归一化模糊函数,并对所提出的相干FDA模型与现有的阵列模型包括相控阵,MIMO和FDA-MIMO在内的多个阵列接收机模型进行比较,可看出FDA相干接收机模型是综合性能最优的。研究了将FDA雷达技术用于SAR成像的方法,发现能够明显地提高SAR成像效果。在宽测绘带成像中,FDA生成的与距离有关的相移可用于从不同距离块中提取信号,并采用对数形式频率加权增量的FDA,采用子阵技术来实现多波束合成,实现FDA-ScanSAR距离非模糊的聚焦。然后讨论了利用FDA依赖角度距离的波束方向图,来解决SAR成像中存在方位模糊的问题。接着为了处理二维频域里的耦合问题,提出了一种适用于FDA-SAR的快速时域算法,避免频域中复杂的相位误差问题,通过逐级迭代运算,将子图像拼接成更精确的图像,实现精确聚焦。最后的仿真结果验证了将FDA技术应用于SAR成像系统中,可有效改善成像性能。