随着合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar，SAR)技术的应用和发展，人们期盼着SAR具有高分辨率和宽测绘能力，但传统模式的SAR无法解决高分辨率和宽测绘能力之间的矛盾，这需要寻找新的制式和成像模式。多波束技术是解决这一问题的有效途径。本文围绕多波束星载SAR的波束形成与信号处理展开研究。论文的主要工作和创新点归纳如下：　　 (1)对波束形成理论应用于SAR信号处理的条件进行了推导，指出只要在阵元之间，线性调频信号引入的相位差小于一定阈值，就可以用阵列信号处理的理论进行SAR信号的处理。基于波束空间的波束展宽方法，提出多波束可以同时发射，通过幅度加权与相移方式进行空中信号叠加，来扩展波束照射区域，实现均匀幅度照射和宽条带成像，通过实验仿真证明了此种波束展宽方法的可行性和正确性。　　 (2)对多波束频域相位校正方法进行了推导，指出单发多收SAR系统，可以通过虚拟孔径频域相位校正的方法消除各个阵元或者孔径之间的频谱混叠，实现频谱加权重构实现高分辨率成像。对单发多收SAR系统的频域重构方法与多相位中心处理方法进行了仿真比较。　　 (3)对线性约束最小功率输出波束形成器的零点区间与零点个数的参数选择问题进行了研究，指出可以按照通过峰值旁瓣比最小或者积分旁瓣比最小的方法进行参数的优化，使得在符合波束要求的前提下可得到最小的阵元个数，或者在阵元个数一定的条件下，获得最优的波束性能，通过仿真给出了计算过程和计算结果，也证明了本方法的正确性。通过此方法，可以获得最优的波束形成器，同时还具有抗干扰能力。　　 (4)提出距离向可通过多个波束照射不同条带区域，实现高分辨率与宽条带成像。这种通过控制波束的空间形状与指向而进行空域滤波的方法具有操作简单，易于实现的优点。提出通过各个波束发射不同的频带信号照射不同条带，此方法可以实现宽条带无间隙成像，依靠频域滤波器实现信号分离。提出通过多个波束同时发射相邻频带信号可以实现子带信号合成，展宽频带，实现距离向高分辨率。最后，通过仿真证实了子带信号合成的可行性和实用性。　　 (5)对多波束在天线设计中的实现方法进行了研究，指出可以通过传统的天线设计理论设计单个波束或者子孔径，然后对子孔径进行加权来控制各个子孔径的波束指向与波束形状。对抛物面天线与相控阵列天线相结合的方法进行了指向控制与波束形成的研究，指出可以利用抛物面天线的高增益特性和阵列天线的指向易控特性，设计新型SAR天线。