频控阵(Frequency Diverse Array,FDA)雷达是在常规相控阵(Phased Array,PA)的基础上,对各阵元载频依次施加不同的频率偏移而形成的新体制阵列雷达。与常规相控阵雷达的发射波束仅具有方位角依赖性不同,频控阵雷达的频偏使其发射波束具有距离和方位角的联合依赖性。因此,频控阵不但具有相控阵的功能特性,还在距离相关的波束形成、目标探测、干扰抑制、电子对抗和安全通信等领域具有广泛的应用潜力。从频控阵雷达的基本信号特征出发,本文系统地研究了频控阵雷达自适应处理涉及的关键技术,包括频控阵雷达的相干接收机设计、自适应动目标检测和自适应动目标跟踪方法等。主要研究工作和创新点总结如下:(1)分析了频偏对频控阵雷达回波信号的去相关效应和分辨特性的影响:针对频控阵雷达系统的频偏设计问题,本文分析了频偏对回波信号幅度的去相关效应,提出了一种判别频偏去相关的经验准则,并讨论了在高分辨率测距和杂波抑制等应用场景中的频偏设计原则。此外,本文推导了频控阵雷达的广义模糊函数,借助广义模糊函数深入分析了频偏对距离、方位角和多普勒分辨性能的影响,并研究了大频偏所引起的距离单元内二次距离模糊、发射波束展宽和多普勒模糊等问题,为频偏的优化设计奠定了理论基础。(2)提出了一种通用的频控阵雷达相干接收机设计方法:针对频控阵雷达的一般回波信号接收问题,本文根据充分统计量原理设计了一种基于多通道混频-匹配滤波的相干接收机结构。该接收机同时适用于频谱重叠(波形相干)和不重叠(波形正交)的情况,因而具有通用性。基于该接收机的数据模型,本文还分析了频控阵雷达的发射虚波束图、输出信干噪比和参数估计克拉美罗界,并将其与常规相控阵和多输入多输出(Multi-Input and Multi-Output,MIMO)雷达的相应性能指标作了比较,表明了频控阵雷达在高精度距离估计和距离依赖干扰抑制方面的应用优势。(3)频控阵雷达的自适应动目标检测:针对常规速度和高速运动目标的自适应检测问题,本文分别提出了一种无需额外训练数据的低复杂度检测算法和一种基于主瓣杂波抑制的盲速目标检测方法。前一种算法的提出是考虑到频控阵雷达的接收数据模型具有距离依赖性,其邻距离单元的训练数据无法直接用于干扰或者杂波协方差矩阵的估计。该算法基于无结构广义似然比检验,利用干扰信号在时域上去相关的特性实现干扰协方差矩阵的估计,而且仅需一维多普勒搜索(无需对距离、方位角和多普勒频率进行三维联合搜索),故具有复杂度低的优点。由于目标运动速度过高时,不同频偏所带来的微小多普勒频移不可忽略,多普勒扩展效应变得显著。后一种方法正是利用多普勒扩展所带来的附加相位区分盲速目标和主瓣杂波,从而提升盲速目标检测性能。相比于常规方法,该方法的优点在于无需改变脉冲重复频率。(4)频控阵雷达的自适应动目标跟踪:为了实现频谱干扰的自动躲避和发射波束的实时聚焦,本文结合认知雷达的思想,分别提出了一种基于自适应发射功率分配和一种基于自适应发射子孔径的频控阵雷达目标跟踪方法。前一种方法能够根据实时频谱感知的结果,自适应地分配各阵元的发射功率以调整信号频谱,使得频控阵雷达能够自动躲避窄带频谱干扰,从而提升输出信干噪比,所得跟踪误差低于固定发射功率分配时的误差。后一种方法将发射阵列划分为多个相控子阵,相邻子阵之间具有频偏,主要是为了解决正交频控阵雷达无法享有发射相干增益的问题。该方法能够将各子阵的发射波束实时地聚焦于目标所在的方位角,实现匹配照射,达到的跟踪误差低于正交发射与简单和波束发射时的误差。