在机载对地观测领域，装载于低空、小型无人机平台，飞行高度低、观测距离近的合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar，SAR）受到广泛关注。它要求雷达体积小、重量轻、成本低、功耗小。传统的合成孔径雷达采用脉冲体制。一般来说，脉冲体制雷达的构造较为复杂，并且成本高，体积大。对于发射功率小的雷达，发射信号对接收通道阻塞的问题容易解决，而且调频连续波（FrequencyModulated Continuous Wave，FMCW）雷达具有体积小、重量轻、造价低的特点，与SAR技术的结合促使了重量轻、成本低的短程高分辨成像雷达的诞生，使其易于安装在小型无人机上。同时，由于发射峰值功率低，又具有低截获的特点。 这类雷达在接收端均采用Dechirp接收体制，回波信号与参考信号进行混频，产生了较小的差频带宽，从而降低对视频接收通道、后端A/D采集设备和信号处理速度的要求。常规的合成孔径雷达以脉冲方式工作，在作用距离较远时，要求发射峰值功率较高，从而带来的问题是整个系统对发射系统、馈线系统要求较高，系统重量、功耗、成本较高，对适装平台的要求也较高。FMCW SAR在一个脉冲重复间隔内连续地发射信号，这样就不需要很高的峰值功率，用固态放大器就可以满足要求，较低的发射功率也使其具有隐蔽性好、抗反辐射导弹能力强的特点。 在FMCW SAR中，由于雷达连续发射信号过程中平台的运动不能忽略，使得传统SAR成像算法推导中基于的“停-走-停”近似模型不再成立，因此对于FMCW SAR，其成像算法需要专门研究。本论文围绕FMCW SAR回波信号分析和信号处理中亟待解决的关键技术问题展开研究，内容涉及回波信号模型建立、各种工作模式下的成像算法研究、动目标检测、参数估计和成像，并通过计算机仿真试验对相关理论分析和关键技术进行了验证。本论文具体内容安排如下： 1．第一章为绪论，简要回顾了脉冲式SAR，并对FMCW SAR做了简单介绍，列举了国内外FMCW SAR的研究进展，介绍了本文的研究工作。 2．第二章介绍了FMCW雷达的工作特点，对Dechirp接收体制的无“停-走-停”假设FMCW SAR回波信号进行了建模。对于载机在雷达发射信号过程中连续运动产生的多普勒频移，分析表明该多普勒频移等于方位向的多普勒频率，并对多普勒频移的影响进行了研究。另外对于FMCW SAR发射信号固有的频率非线性问题，针对现有方法的不足，提出了一种改进的校正方法。 3．第三章研究了单基FMCW SAR成像，包括斜视FMCW SAR成像和聚束式FMCW SAR成像。针对斜视FMCW SAR信号处理提出了改进的距离多普勒算法和一种斜视数据等效正侧视处理方法。改进的距离多普勒算法基于时域校正距离走动、频域校正多普勒频移和剩余距离徙动的思想；等效正侧视处理方法通过对斜视数据的预处理，将斜视数据按正侧视的方法来处理，针对方位预处理带来的方位聚焦深度的制约，采用方位非线性调频变标处理克服方位聚焦深度的限制，达到对超过方位聚焦深度的点也能良好聚焦的效果。对于聚束式FMCW SAR成像，针对其方位频谱混叠的问题，采用方位预滤波处理，实现采样率的提高，由于预滤波可以实现方位的块压缩，实际中方位向的点数并没有明显增加，最后基于FS算法完成精确聚焦。 4．第四章研究了双基FMCW SAR成像。首先介绍了结合频率非线性校正的同航双基FMCW SAR成像，利用瞬时多普勒频率的概念，推导出同航线双基FMCW SAP精确的二维波数域表达式，在一定近似条件下，给出了一种同航线双基FMCW SAR的距离徙动成像算法。此外本章也研究了基于FMCW的平行航线双基聚束式SAR成像，分析了回波信号模型，利用瞬时多普勒频率的概念，通过引入最近距离和RB∑、最近距离差RB△以及半类双基角β等变量，推导出基于FMCW的平行航线双基聚束式SAR回波信号的二维波数域表达式，在此基础上提出了包含方位预滤波、多普勒频移补偿的改进频率变标算法。 5．第五章研究了正下视三维FMCW SAR成像，提出了一种正下视三维FMCWSAR成像的新方法。首先根据等效相位中心原理，对远场目标，将双基工作模式等效为单基工作情况，之后对距离维、沿航向维和垂直航向维分别处理。对于距离维、沿航向维的处理采用频域校正距离徙动的RD算法；对于垂直航向维的处理采用等价子孔径SAR分析，并引入“单点等效斜视模型”，通过公式推导与理论分析说明对同一距离单元的点，尽管等效斜视模型不同，但仍然能够进行统一处理。 6．针对前视FMCW雷达成像，第六章提出了一种基于二维Chirp-Z变换变标的成像算法：该算法借鉴扫描SAR成像处理，首先对方位数据进行补零扩展，然后对距离向处理采用Chirp-Z变换变标实现距离徙动空变校正，方位向处理采用Chirp-Z变换变标调整输出采样间隔，结合SPECAN算法完成方位聚焦。本章给出了算法的完整推导过程和各补偿因子的表达式，整个算法只包含傅立叶变换和复乘操作，不涉及插值，易于工程实现。 7．第七章研究了采用三角波调制FMCw SAR进行地面高速运动目标检测的方法，通过对动目标回波信号特征的分析，阐明正、负调频信号可以导致动目标成像结果在径向产生异向移动这一特殊现象，利用该特点，经过一些补偿后，两幅图像相减判断是否存在高速运动目标；另一方面，本章也研究了检测基础上的采用FMCW进行慢速动目标参数估计与成像的方法。 8．第八章对全文工作进行了总结，并对下一步的研究工作提出了建议。