阵列三维合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar,SAR）可以实现对场景更丰富信息的观测,成为国内外雷达领域研究的热点之一。传统阵列三维SAR各阵元发射宽带信号,带来宽带信号非线性和接收端宽带信号无法有效分离的问题。频率分集阵列（Frequency Diverse Array,FDA）三维SAR各阵元发送具有频率差的单频信号,摆脱了传统阵列三维SAR发射宽带信号的限制,具有很高的应用前景和研究意义。针对频率分集阵列三维SAR阵元数目多、系统体量大、阵元利用率低且硬件实现困难的问题,将MIMO（Multiple-Input Multiple-Output,MIMO）稀疏阵列技术与频率分集阵列三维SAR结合,研究MIMO-FDA三维SAR成像技术,主要进行的研究内容如下:1、介绍了频率分集阵列、阵列三维SAR及MIMO的主要理论基础。首先针对频率分集阵列信号模型与点状波束进行阐述。然后对阵列三维SAR及其与频率分集阵列的结合技术进行介绍,最后介绍了MIMO技术实现虚拟阵元的原理。2、针对频率分集阵列三维SAR阵元数过多的问题,将MIMO稀疏阵列引入频率分集阵列三维SAR,建立了MIMO-FDA三维SAR成像模型,研究了新模型下的后向投影算法和压缩感知成像算法。分析了两种阵列构型下虚拟阵列及其频率分布,并研究了不同频偏对MIMO-FDA三维SAR成像的影响。仿真结果表明阵列与观测点均为线性频偏MIMO-FDA三维SAR可以无模糊成像,而非线性频偏可以改善成像效果。3、研究并分析了随机频偏MIMO-FDA三维SAR成像方法及性能。针对全随机MIMO-FDA三维SAR成像方法在实现理想性能的同时带来的硬件成本问题,提出“固定+随机”MIMO-FDA三维SAR成像方法。与全随机MIMO-FDA三维SAR相比,该方法发射阵元仅在初始时刻进行频偏选取,在沿航向不同观测点频率保持固定不变,实现目标成像同时降低了对硬件成本的要求。最后对成像分辨率进一步进行了分析,并进行仿真验证与对比。