合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)是一种高分辨率的微波成像雷达,它通过接收发射电磁脉冲的回波对地面进行二维成像。星载合成孔径雷达是一种空间对地的成像雷达,较之机载SAR具有成像测绘面积大、运行稳定的优势,是航天侦察的重要传感器,高分辨与宽测绘带星载SAR是雷达成像领域的研究热点。星载SAR数据量大,成像处理需要消耗大量运算资源。现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)由于其功耗低、并行处理以及内部集成丰富存储资源的优点,在星载SAR实时成像处理领域具有广阔的应用前景。本文研究星载SAR实时成像处理系统的FPGA设计和实现。第一章首先对星载SAR成像的国内外发展历史与研究现状以及SAR信号的FPGA处理发展分别进行了概述,介绍了文章结构和内容安排。在第二章分析了极坐标格式算法原理以及步骤,针对星载SAR方位向带宽与脉冲重复频率PRF的比值较大,采用PFA算法直接处理会导致方位向的图像混叠的问题,采用基于PFA的子孔径成像及其图像拼接算法,将大带宽的星载SAR数据划分为若干有重叠部分的子孔径并完成成像处理。之后针对扇贝效应、图像拼接、多普勒中心估计、以及图像方位向的聚焦精度等问题分别讨论了对应的解决方案。针对上述实时成像算法均采用MATLAB做了仿真分析与算法验证。在第三章实现了星载SAR成像算法到FPGA芯片映射,整个系统划分为数据传输转置模块(星载SAR回波数据到FPGA芯片的传输以及数据本身的缓存和转置)、雷达参数计算模块(根据已有的雷达参数计算后续模块需要的参数并存储)、多普勒中心频率估计模块(精确估计多普勒中心频率以提高图像质量)、子孔径PFA算法处理模块(基于PCS与Sinc插值的级联实现对子孔径数据的两维压缩成像)、图像拼接显示模块(多个子孔径图像做辐射校正及其图像的配准与拼接)和自聚焦算法模块(估计补偿相位误差以获得高分辨率SAR图像)六个具体算法功能子模块。对上述六个模块的硬件实现与设计优化分别做了深入的研究。在第三章的基础上,在第四章构建了一种多脉冲并行处理的硬件结构,采用并行处理的方式将第成像处理速度提升为原来的2~4倍,达5帧/秒,满足视频SAR成像所需的处理速度。第五章基于Sentinel-1卫星实测数据对本系统进行了验证和分析,在系统工作频率200MHz情况下,能够在5.92s内实现8192*8192像素点的32位单精度浮点数据成像处理,高精度、高质量的实测数据成像结果充分验证了该系统的有效性。本文结尾对整篇的工作做了总结并且进一步指出了当前工作的不足,憧憬了未来的发展方向。