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合成孔径雷达(SAR)以其全天候、全天时、高分辨率成像的特点获得了广泛的应用。随着技术的进步和军事需求的进一步提高，人们对高分辨率SAR提出了更高的要求：如同时实现高分辨率大测绘带、提高SAR图像的解译能力和目标识别能力、获取场景中多角度多方面的信息、改善对城区等复杂场景成像的能力等等。将移动通信中的多输入多输出(MIMO)技术应用到SAR成像中，具有改善上述性能的潜力。
本文首先简单描述了MIMO技术的特点及其在移动通信和常规雷达中的应用和研究现状。根据空间结构的不同，将MIMO SAR分成稀疏布阵模式和紧凑布阵模式，分别探讨了各自的特点、应用环境、研究现状及其技术难点。提出了一个MIMO SAR初步系统方案，指出回波信号分离是MIMO SAR的一个关键技术。针对这个问题，分别从正交发射波形技术和干扰抑制技术两个方面分别展开讨论。
本文通过总结各种信号分离技术及其优缺点，指出同频码分波形是适合MIMO SAR成像的合适的波形选择，并以调频率相反的两线性调频信号作为研究对象，推导和仿真了码分发射信号的互相关性质，指出同频正交发射信号应用到SAR成像中存在距离模糊问题。介绍了空时编码技术的原理，分析出其应用到SAR成像中应满足的“信道不变”和“独立接收”两个条件，并介绍了其简单应用和局限性。
针对同频干扰问题，介绍了几种典型的干扰抑制措施，指出各自存在的问题。对Sequence CLEAN的反卷积算法进行了详细的分析和研究，通过分别对多点目标和分布式小球目标的一维仿真，验证了该算法在进行同频干扰抑制方面的有效性。并仔细探讨了该算法在实际数据处理时，需要注意的问题、参数的选择、优化策略、有效去除判定策略、最优路径判定策略等等。
针对特定场合的高分辨率大测绘带成像应用，本文深入研究了扩展DPCA方案：使用正交发射波形提高DPCA系统的性能，并分析了该方案与常规DPCA方案的性能差异。详细探讨了发射波形的选择问题，指出采用频分发射波形使得方位向相位不连续；采用同频正交发射波形可以实现方位聚焦，且距离模糊问题可以通过信号处理方法进行抑制。最后通过对具体数据的成像实验，验证了扩展DPCA方案的可行性。