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多极化合成孔径雷达（SAR）系统是目前微波成像技术研究与应用的一个重要领域，它有效地提高了雷达对场景信息的获取能力，为进一步分析、识别和检测目标提供了有力的工具。本文针对多极化合成孔径雷达的基本理论、系统与工作方式，以及极化信息处理等若干问题进行了较为全面而系统的研究和探索，并提出了一些新的概念与方法。 本文首先从电磁波的极化特性及其表征出发，深入地研究了SAR多极化测量的基本理论，并详细分析了微波极化测量的基本模型。本文澄清了一些容易混淆的概念，为研究多极化SAR系统与极化信息处理问题奠定了基础。 本文对多极化星载SAR系统及其工作方式进行了研究，这是一项在国内具有开创性的工作。本文系统地研究了多极化星载SAR系统设计中的一些实际问题，在详细分析了多极化星载SAR系统的极化时分（PTD）和极化频分（PFD）工作方式的基础上，提出了极化码分（PCD）工作方式，并对极化时分与极化频分工作方式进行了改进，分析和比较的结果证明了它们的有效性。新工作方式的提出有力地改善了多极化星载SAR系统的技术指标和应用范围，为我国多极化星载SAR系统的研制提供了参考。 本文就多极化合成孔径雷达极化信息处理问题进行了全面而深入的研究。内容包括多极化SAR图像的理解、多极化SAR图像相关性分析、多极化SAR图像最优极化度分析、多极化SAR单视与多视图像的统计特性分析、多极化SAR图像对比度增强、多极化SAR图像相干斑抑制、以及多极化SAR图像的分类等方面。本文提出了一些新的分析与计算方法，并处理了一批多极化SAR图像。 本文对多极化SAR系统的最新理论与应用技术进行了探讨。提出了利用单频或多频多极化SAR系统进行运动目标检测与成像的新概念，并给出了相应的实施方案，为有效地利用多频多极化SAR系统资源提供了一个新的途径。作为一种最新的热点技术，本文的最后引进了多极化SAR干涉的概念。