多相位信号广泛应用于当代的雷达、通信、生物医学领域、地震勘测和声呐系统中。因此,基于噪声干扰下多项式相位信号的时频分析与参数估计问题也成为信号处理领域的研究热点之一。经过近几十年的研究,基于单分量、多分量的多项式相位信号已经形成了较为完善的时频分析和参数估计理论。随着研究的深入,传统的算法已无法满足实际应用与研究中对参数估计高精度需求,同时,传统方法也面临着处理多分量信号过程中呈现出的交错项干扰、信号间串扰等问题。因此,如何抑制多分量信号干扰并提高参数估计性能成为了信号参数估计的重点研究对象。本文对此作了如下工作:1.基于单分量多相位信号提出了乘积性三次相位函数拓展方法,利用乘积性方法对噪声干扰的抑制性,实现三次相位信号在低信噪比下的参数估计,同时提高参数估计精度。2.研究并通过仿真验证了三次相位函数拓展方法在估计多分量多相位信号时的局限性;分析了乘积性三次相位函数拓展方法在抑制三次相位函数拓展方法下交错项干扰上的特性,及其在提高参数估计的精度上的优势,指出了该方法在参数匹配上的不足;最后,综合上述问题,提出了一种基于乘积性非线性变换的三阶相位信号参数估计与检测方法,采用乘积性方法增强信号自项并弱化交叉项,利用依次滤波方法实现信号分离,从而解决了三次相位函数拓展方法与乘积性三次相位函数拓展方法在多分量多相位信号参数估计中的缺陷,提高低信噪比下的参数估计性能。3.研究并证实了三次相位函数随机变换方法、乘积性混合非线性变换方法在估计参数相近混合信号时的局限性,提出了组合三次相位函数随机变换方法来抑制前两种方法下的信号间串扰,提高了在低信噪比条件下混合多相位信号的参数估计性能。4.结合捷变频仿真信号和捷变频非合作雷达实测信号给出了乘积性三次相位函数方法下重构并抑制直达波信号的时频分析图,通过信号抑制前后的时域对比图证实了该方法在重构信号上的实用性。