谐波雷达是一种对目标进行探测、识别和判断的装置,军事上常用于探测隐形飞机、隐形舰船等目标,通过接收并处理非线性目标散射的谐波信号,达到探测非线性目标的目的。由于谐波雷达对半导体和金属结极其敏感,从而能够高效、准确地探测出藏匿的通信终端、针孔摄像头和微型起爆器等设备,因此,谐波雷达民用化的意义越来越重大。本文针对现有的民用谐波雷达在近场探测时无法完成测距的痛点,融合了载波测距方案和二相编码脉冲压缩雷达方案设计了一种小型数字化低成本手持式近场谐波雷达系统,并完成了该系统的波形设计、架构设计和各子系统的数字化实现。为解决硬件资源不足的问题,本文基于脉动阵列架构,通过C/C++和Verilog混合编程的方式自主设计了一个完备的复用型硬件加速网络,自定义了Valid-Ready握手协议用于解决多模块对网络调度时的冲突问题。通过将不同模块需要计算的数据时分调度至该网络上进行运算,提升了系统的实时信号处理能力,同时极大幅度压缩了硬件资源消耗。本系统的发射机子系统实现了基于CORDIC算法的基带波形生成,设计了交互逻辑和控制逻辑,并完成了对外围芯片的驱动;载波跟踪、同步子系统重构了传统载波跟踪环,用调制信号跟踪回波并通过镜像NCO输出载波,为目标检测子系统和载波测距子系统提供相位与回波信号的载波相位相同的平稳载波信号;目标检测子系统采用二相编码脉冲压缩雷达接收机方案,利用分布式算法和硬件加速网络在FPGA中进行数字化实现;载波测距子系统利用CORDIC算法构建了高精度二象限鉴相器,在FPGA中实现了高精度测距。此外,本文利用前人在非线性结点小信号建模领域的相关成果简化了非线性结点在稳态下的回波模型。通过该模型可以模拟出不同噪声环境下谐波雷达的回波信号,这弥补了实测数据不易覆盖不同使用场景的缺陷,生成的仿真数据可以作为实测数据的补充。本文通过实测数据和仿真数据对各子系统进行了验证,结果表明各子系统均能有效地实现预期的功能。