阵列三维合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar, SAR)成像系统是一种新体制SAR系统。该系统是利用切航迹放置的阵列天线与平台直线运动相结合,合成虚拟面阵天线,以获得沿航迹和切航迹向的二维高分辨,并结合脉冲压缩技术获得距离向高分辨的三维合成孔径雷达成像系统。借鉴稀疏阵列的概念,在每个脉冲重复周期内只接收一个通道的数据时的阵列三维SAR又称为单激励三维SAR。本文基于单激励三维SAR成像系统的特点,主要进行了单激励三维SAR信号模型和分辨率分析、成像算法研究、实验系统和方案设计、实测数据处理和实验误差的分析等方面的工作,主要内容为:1.从单激励三维SAR的系统结构着手,推导了单激励三维SAR的信号模型,并对其三维的理论分辨率进行了分析;对典型稀疏阵列天线相位中心轨迹的成像进行仿真;研究了适用于单激励三维SAR成像处理的三维BP成像算法。2.从工程实现的角度出发,提出了基于二维运动平台的单激励三维SAR实验系统设计方案,降低了原理验证系统的实现难度。3.设计了单激励三维SAR实验方案,从验证实验平台的可靠性开始,到对已知简单目标的成像实验,最后到复杂目标的成像实验,以验证单激励三维SAR系统原理的正确性和系统的可行性。4.阐述了单激励三维SAR的实验数据处理流程;展示了单激励三维SAR实验的一些主要成像结果,证实了单激励三维SAR系统的三维成像可行性;总结了单激励三维SAR实验数据处理中遇到的一些主要问题。5.分析了阵列三维SAR实验系统在实验中出现的三种对成像影响较大的误差——启动同步误差、速度误差与倾角误差,并提出了基于相位分析和基于强点能量的两种误差校正方法,利用实测数据验证了这两种方法的有效性。