合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar，SAR)技术自20世纪50年代诞生以来在二维/三维高分辨率成像、多维度成像、多模式成像、动目标检测等多个方面取得了显著的发展。近年来，轻量化、小型化、低功耗的微型SAR技术作为SAR技术的重要发展方向之一，已逐渐成为SAR技术领域的研究热点，并且在对地高分辨率成像、侦查、目标探测、环境监测、动目跟踪等方面获得广泛应用。然而，随着技术发展，无人机平台呈现出微型化和泛在化的发展趋势，可以预见，载荷能力百克级的轻小型无人机平台与具有多感知能力的传感器的配合将给遥感和应用领域带来革命性的影响。为此，百克级的高分辨芯片化SAR系统的研发已迫在眉睫。　　然而，目前基于传统技术及分立器件的微小型SAR系统在体积、功耗、重量等方面受限，不能满足载荷能力百克级的轻小型无人机对微型SAR载荷的需求。同时，微电子电路设计方法、微电子工艺的发展为芯片化SAR系统的设计提供了必要的技术基础。因此，基于微型无人机对百克级芯片化SAR系统的迫切需求和微电子技术基础及雷达系统的发展趋势，本论文针对单片集成的SAR系统，研究因芯片化设计而带来的SAR系统信号频率非线性问题、脉间相位稳定性差、隔离度差等技术难题，提出了芯片化SAR系统及关键电路的设计与优化方法，研制了芯片化SAR系统原理验证样机。基于原理样机验证关键技术设计方法的可行性，并通过成像实验验证芯片化SAR系统方案的性能指标。最终，提出了适用于单片集成的SAR系统方案，为芯片化SAR系统的研究与关键电路的参数设计奠定了基础。　　本论文主要贡献和创新成果如下:　　提出了适用于单片集成的SAR系统总体设计方案，解决了传统微型SAR系统设计方案直接单片集成设计带来的系统性能指标严重恶化与电路复杂等问题，并形成了完整的芯片化SAR系统设计与分析方法。　　针对芯片化SAR系统须采用锁相环产生线性调频信号带来的频率线性度差的问题，论证并仿真分析锁相环输出信号频率线性度对SAR成像性能的影响，建立了锁相环电路参数与输出信号频率线性度的数学模型，提出了一种综合考虑芯片化SAR系统噪声、频率线性度等指标以及锁相环自由振荡频率、阻尼系数的等参数的锁相环频率线性度的设计与优化方法。　　针对芯片化SAR系统采用锁相环产生线性调频信号带来的相参性差及脉间相位稳定性差等问题，仿真分析SAR系统方位向脉冲压缩性能与脉冲间相位稳定性的关系，建立了锁相环关键参数与稳态响应相位误差、相位阶跃响应相位误差的数学模型，优化自由振荡频率、阻尼系数，提出了芯片化SAR系统全相参及稳定的脉间相位设计与优化方法。　　针对高集成度条件下芯片化SAR系统收发泄漏更严重的问题，提出了一种基于全数字锁相技术的射频对消方法以提高系统隔离度。利用FMCW雷达泄漏信号与回波信号频率可分离的特点，采用数字锁相环产生高精度矢量对消信号动态对消进入接收通道的直达波，实现了适用于片上集成的功耗低、结构简单的射频对消方法，可以有效提高芯片化SAR系统的隔离度。