作为一种主动发射信号的传感器,星载合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)具有全天时、全天候对地物目标进行大范围高分辨率侦查和高精度测绘的特点,因而被广泛的应用于目标监测、攻击引导、资源探测、海洋遥感等军事应用领域和国民经济发展中去。相比于常规星载SAR,星载低波段极化SAR一方面具有较强的穿透性能,能够探测到植被和浅层地表下的隐藏目标;另一方面,该系统对生物量更为敏感,能够观测到森林资源的变化;此外,该系统还可以获取不同极化组合下的地物信息。因而,星载低波段极化SAR在军事和民用领域中具有更加广阔的前景。然而,星载低波段极化SAR系统设计和信号处理会受到电离层法拉第旋转(Faraday Rotation,FR)效应的严重影响,因而必须对FR效应进行分析和校正。文章从“星载低波段全极化SAR电离层FR效应影响分析”、“星载低波段全极化SAR电离层FR效应校正”和“星载低波段紧缩极化SAR电离层FR效应研究”等三个难点热点问题出发来研究FR效应的影响。本文的主要工作和创新点如下:第二章分析了电离层FR效应对星载低波段全极化SAR的性能影响。首先介绍了背景电离层和电离层不规则体的介质特性。其次,结合星载SAR的几何关系和信号特征分析了背景电离层的电波传播特性。最后,结合现有模型和文章中基于散射冲激单位矩阵(Scattering Impulse Unit Matrix,SIUM)提出的模型详细研究了FR效应和极化色散效应(Polarimetirc Dispersion,PD)对星载低波段全极化SAR系统的影响。第三章研究了星载低波段全极化SAR电离层FR效应的校正方法。首先,对现有的法拉第旋转角(Faraday Rotation Angle,FRA)估计方法进行了推导。其次,根据极化协方差矩阵(Polarimetric Covariance Matrix,PCM)与圆极化基分别提出了一种有效的FRA估计新方法。与现有方法相比,两种新方法均取得了良好的估计性能,尤其是基于PCM的FRA估计新方法,在系统加性噪声、幅度不平衡、相位不平衡和串扰等方面均表现出更好的估计性能和更强的鲁棒性。最后,针对估计中的模糊问题,提出了一种像素级和图像级联合的解模糊新方法,该方法能够有效的提高FRA估计的准确性。第四章对星载低波段紧缩极化SAR电离层FR效应进行了研究。首先介绍了现有的圆发线收(Circular-Transmit and Linear-Receive,CTLR)紧缩极化SAR信号模型。其次,介绍了一组常用的雷达校准器,推导得到了不同校准器对应的测量散射矩阵。最后,提出了CTLR紧缩极化SAR的FRA估计方法,并对估计性能进行了分析。第五章是总结与展望。总结了本文的主要工作,并根据相关课题的发展趋势,确定了下一步的研究方向。