合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar-SAR)具有全天时、全天候工作的特点,已逐渐成为对地观测所不可或缺的手段。目前,SAR系统普遍要求具有高分辨率、宽测绘带成像能力。高分辨率图像能够尽量保持目标的细节信息,这对SAR图像的解译来说至关重要。宽测绘带SAR图像不仅能扩大观测视场,还能有效降低雷达的重访时间。同时具有高分辨率和宽测绘带成像能力的SAR无疑具有巨大的吸引力。　　 然而,SAR的方位向分辨率和距离向上的测绘带宽是相互矛盾的,它们受限于SAR最小天线面积约束。SAR距离向上的分辨率由其工作带宽决定,并最终受限于A/D变换器的工作能力。本文主要研究内容为如何利用新的SAR体制,以实现高分辨率和宽测绘带能力。主要围绕子带合成SAR、方位向和距离向多波束SAR、MIMOSAR等新体制,分析这些新体制所面临的问题并提出相应的解决方法。　　 本文的主要贡献及创新总结如下:　　 (1)分析了子带合成SAR在工程实现上所面临的一些问题,如目标空变性和子带交叠度的选取等。提出了一种多通道子带合成SAR的系统结构来克服目标空变性。分析了通道失配对多通道子带合成SAR成像性能的影响,提出了一种基于多普勒分析的幅相误差补偿方法。　　 (2)首次系统分析了幅相误差和方位向非均匀采样对偏置相位中心多波束SAR成像性能的影响,给出了评估成像性能的若干计算公式。提出了3种基于接收回波数据的幅相误差补偿方法。　　 (3)基于多普勒分析的方位向多波束SAR通道失配校正方法。发射和接收约一个合成孔径时间的高脉冲重复频率信号,产生用于补偿通道失配的预补偿数据:对预补偿数据作距离向脉冲压缩;对各通道的预补偿数据作方位向FFT,与参考通道的数据共轭相乘;对数据整体或分块作距离向平均;由各通道的多普勒谱提取通道的幅相失配信息;利用通道的失配信息对通道作补偿;　　 (4)基于距离向互相关的方位向多波束SAR通道失配校正方法。在正常成像前,通过改变雷达的脉冲重复频率,使相邻脉冲周期的各通道具有重合的等效相位中心。接下来利用雷达回波数据作距离向互相关运算以产生相关运算峰值,并从该峰值中提取通道误差信息。　　 (5)基于方位向互相关的方位向多波束SAR通道失配校正方法。将各通道接收数据作方位向互相关,推导互相关函数的相位与采样起始误差、通道相位误差和固有相位误差间的关系。从互相关函数相位中扣除采样起始误差、通道相位误差的影响即可得到通道相位误差。　　 (6)给出了一种方位向多波束SAR和聚束SAR结合的新体制。分析了聚束SAR成像场景大小的制约因素,将方位向多波束概念引入到多波束SAR中,提出了方位向去调频后的非均匀采样重建方法。　　 (7)研究了距离向多波束的几种常用实现方式。针对其中的基于零点抑制的实现方式,分析了信号带宽对零陷位置和深度的影响,给出了一种基于空时滤波的波束形成方法。　　 (8)提出了一种基于频率分集的MIMO-SAR结构。在这种结构中,载波频率的改变会造成相位调制和方位向调频率的变化,这使得成像结果的方位向上有虚假目标产生。相位调制的影响通过选择合适的距离向采样率得以解决。在距离徙动可忽略的情况下,将方位向信号看作多通道采样系统的采样结果,进一步将方位向调频率变化的影响通过多普勒谱重建的方法予以克服。