星载合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)具有全天候、全天时和全球观测能力,已成为一种关键的对地观测手段。随着星载SAR技术的发展和应用需求的推动,以及为了融合低轨SAR高分辨与中高轨SAR持续观测的优势,中轨SAR新体制作为一种重要的折中体制被提出。中轨SAR新体制因其大轨道偏心率特点,其存在复杂的轨道与SAR特性、时变的轨道高度和波束覆盖幅宽问题,以及工作于大斜视成像模式时的严重距离走动和复杂空变等难点。因此,本论文针对中轨SAR新体制的这些问题与难点展开工作,论文的主要工作如下:1.系统的研究了中轨SAR新体制的特性。针对中轨SAR新体制轨道与SAR特性相对复杂问题,首先通过引入几种空间坐标系,建立了中轨SAR新体制的星地几何模型。在此基础上,对中轨SAR新体制的一些重要特性进行了研究。重点推导了中轨SAR新体制的多普勒参数表达式,分析了目标的多普勒特性。还分析了星下点轨迹、波束覆盖、点目标合成孔径时间特性。使用模糊函数法推导了点目标的分辨率椭圆表达式并分析了分辨率特性,以及分析了全轨雷达发射功率的变化。2.提出了一种中轨SAR新体制优化的波位设计方法。针对中轨SAR新体制存在的时变轨道高度和波束覆盖幅宽问题,提出了一种基于最优测绘带的波位设计方法。该方法综合考虑各轨道时刻各波位测绘带宽、脉冲重复频率(Pulse Repetition Frequency,PRF)限制条件、方位模糊度和距离模糊度等约束波位设计的因素进行最优测绘带与PRF选择。通过基于最优测绘带的波位迭代方法完成对该轨道时刻所有波位的设计。最后,通过条带和滑动聚束工作模式的波位设计实施,验证了所提方法的有效性。3.提出了一种中轨SAR新体制大斜视成像算法。中轨SAR新体制为了提供更高的分辨率以及更强的持续观测能力,需要工作在大斜视模式。针对大斜视模式下的严重距离走动和回波数据冗余量大问题,提出了一种变PRF技术对回波进行录取,提高数据存储效率。针对大斜视信号存在的复杂方位空变问题,提出了一种结合扩展的omega-K算法和时频联合尺度变换的成像算法。该方法首先使用方位时间尺度变换方法来完成距离单元徙动的方位空变校正,然后使用扩展的omega-K算法来完成距离空变的距离单元徙动校正,最后使用方位频率尺度变换的方法来处理剩余距离方位耦合空变和高阶方位空变。仿真实验表明,本文所提成像算法能实现中轨SAR新体制大斜视模式下的场景精确成像,验证了该算法的有效性。