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调频连续波合成孔径雷达(Frequency Modulated Continuous Wave Synthetic Aperture Radar，FMCW-SAR)结合了合成孔径技术和连续波体制两方面的特点。具有体积小、重量轻、成本低、电子对抗能力较强和高分辨率等优点，特别适合于小型飞机、无人机等小负载平台，在小型化和低成本等方面具有脉冲体制SAR无法比拟的优势。近年来FMCW-SAR得到人们的重视，在低成本的民事应用领域具有广阔的发展前景。
论文在深入分析FMCW-SAR信号模型的基础上，研究了条带、聚束和滑动聚束模式FMCW-SAR原始回波数据的快速模拟算法，讨论了滑动聚束FMCW-SAR的成像算法，并对条带模式FMCW-SAR的实时成像算法和实时成像处理系统的设计及实现进行了深入探讨。论文主要工作及贡献如下：
1、根据滑动聚束模式的工作原理，建立了该模式FMCW-SAR的回波信号模型，定义了滑动聚束因子。条带和聚束模式是滑动聚束模式的两种特例，根据它们之间的内在联系，同时给出了条带和聚束模式FMCW-SAR的回波信号模型。滑动聚束模式回波信号解析式的建立进一步完善了FMCW-SAR的信号模型，该模型概念清晰、表达简洁，为多工作模式FMCW-SAR成像算法的研究和开发奠定了基础。
2、根据条带、聚束和滑动聚束FMCW-SAR的信号模型，研究了这三种工作模式回波数据的快速模拟算法。时域模拟算法存在计算量巨大和耗时久的缺点，不适合于场景目标原始回波数据的模拟。在Franceschetti等提出的脉冲体制SAR场景目标的原始回波数据快速模拟方法的基础上，研究了三种工作模式FMCW-SAR的系统冲击响应函数，提出了条带和聚束模式FMCW-SAR的二维频域快速模拟算法和滑动聚束模式的距离频域方位时域快速模拟算法。通过将聚束模式等效为条带模式，采用了条带模式的二维频域快速模拟算法模拟聚束模式的原始回波数据。滑动聚束模式回波数据的快速模拟方法分为两个核心步骤，第一步是距离向的卷积，可以利用FFT快速计算；第二步为方位向的积分运算，方位积分计算量大，耗时长。
3、讨论了滑动聚束FMCW-SAR回波信号的特性，指出了滑动聚束因子A、方位多普勒带宽、方位分辨率和方位测绘带宽度等参数之间的相互制约关系。对于方位多普勒总带宽大于方位采样频率的情况，提出了基于Chirp-Z变换校正距离徙动差的子孔径算法和子孔径波数域算法。前者对距离-方位耦合相位项近似到三阶，并且忽略了二次距离压缩项的空变性，因此，只能适用于侧视和小斜视角情况；子孔径波数域算法利用Mehrdad Soumekh提出的距离堆栈方法替代了传统距离徙动算法中的Stolt映射，精确补偿了距离-方位耦合相位项，不需要插值计算，适用于大斜视角和宽孔径数据的处理，是理论上SAR的最优成像算法。
4、研究了条带FMCW-SAR的实时成像算法。对于侧视和小斜视角情况，给出了一种基于Chirp-Z变换校正距离徙动差的实时算法。对于斜视工作模式，给出一种四阶多项式插值波数域实时成像算法，它将Stolt插值近似为四阶多项式插值，避免了开根号运算的实时实现。
5、分析了FMCW-SAR实时信号处理系统的组织结构、基本功能和性能要求等特点。根据小型化和低成本的需要，设计和实现了DSP技术和FPGA相结合的SAR信号通用处理板。设计并实现了基于Chirp-Z变换校正距离徙动差算法的实时成像处理器，由3块通用信号处理板级联构成。设计了适用于斜视工作的FMCW-SAR实时成像处理器，利用3块通用信号处理板实现了四阶多项式插值波数域算法。