聚束模式合成孔径雷达是一种高分辨率SAR成像雷达,在军事侦查领域具有极其重要的价值,由于其在军事上强烈的应用背景,无论在国际还是国内,对它的研究都是SAR领域的热点,越来越被国际上军事发达国家重视。　　 本文围绕这一课题进行了深入研究,建立了聚束SAR几何模型、信号模型、回波模拟和成像处理等一系列理论框架和系统方法,形成了聚束SAR系统较为完整的理论体系,对工程应用具有重要参考价值。本文的主要贡献和创新点有:　　 1)深入研究了聚束SAR系统特性,分别从时域和频域分析了回波的二维耦合,为各种解耦合成像算法提供了理论依据；重点分析了距离徙动对相位精度的影响,指出在大孔径斜视聚束模式下应尽可能使用距离方程的高阶泰勒近似以达到高精度成像的要求；针对聚束SAR带宽大运算量大的问题详细研究了两种聚束SAR处理关键技术:Dechirp技术和Deramp技术。　　 2)建立了斜视聚束SAR回波数据模拟的几何模型,通过详细的数学建模分析和推导,得到了数据模拟所需的关键参数的计算公式,详细介绍了回波模拟的仿真步骤,并给出了点阵目标回波仿真结果。　　 3)系统而全面地阐述了条带模式、聚束模式和滑动聚束模式的区别,包括成像几何模型、方位向频率历程、距离徙动、天线扫描速度及方位向测绘带宽度、方位分辨率和回波方程等方面,并用图文进行了详细论证,得出条带SAR和聚束SAR都是滑动聚束SAR特例的结论。　　 4)基于两步式算法的原理,给出了一种适用于大斜视聚束SAR处理的改进的DCS算法,基于斜视聚束模型给出了该算法的详细推导过程。利用Deramp处理消除方位频谱混叠,利用距离频率三次四次相位补偿消除原DCS算法距离压缩信号左右旁瓣不对称和旁瓣电平较高的现象,本算法在大斜视下仍能得到良好的聚焦图像。　　 5)详细介绍了FS算法的原理,通过分析仿真结果和性能参数比较了该算法与CS算法的区别,并指出其只适合用在正侧视和小斜视聚束SAR处理中的原因,为FS算法大斜视时的改进算法研究提供了理论和事实依据,最后针对FS算法的缺陷介绍了目前对该算法的改进方法。