合成孔径雷达(SAR)可用于对地面大场景成像,且几乎不受天气和日照的影响,在现代遥感领域中具有重大的应用价值。高分辨宽测绘带(HRWS)成像能力是未来SAR系统迫切期望的,可满足广域监视、海陆交通观测以及自然灾害评估等许多遥感应用对SAR系统能够同时提供地面精细图像和无模糊宽覆盖的日益需求。传统SAR系统由于受“最小天线面积约束”限制,其测绘带宽的提升是以损失方位分辨率为代价,所以无法实现期望的HRWS成像。而要突破此限制,就必须解决SAR天线在增加照射幅宽时由高脉冲重复频率(PRF)所导致的距离模糊问题,或者由低PRF所引起的方位模糊问题。距离模糊的存在,不仅会限制SAR系统的测绘带宽,还将导致所获取的SAR图像上出现“重影”,使得图像质量降低。因此,解决SAR中的距离模糊问题对于消除非期望回波污染和实现HRWS成像至关重要。本文针对HRWS-SAR成像系统设计中面临的距离模糊问题,重点研究了各种基于波形分集技术的SAR距离模糊抑制方法,完成的主要研究内容和成果包含以下几个方面:1.针对单通道SAR体制中的距离模糊回波抑制问题,证明了脉冲相位编码(PPC)技术的距离模糊区分能力,并详细分析了PPC技术的距离模糊抑制性能。经过研究发现,PPC技术通过沿慢时间对发射脉冲进行相位编码,能在多普勒域将距离模糊回波的频谱偏移PRF/2,从而可利用多普勒滤波对距离模糊回波进行抑制。PPC技术对不同距离模糊区域的非期望回波频谱均能造成最佳的偏移量PRF/2,这一点要优于现有的方位相位编码(APC)方法,而且PPC技术的编码方式更加简单,更易于工程应用实现。为了进一步提升PPC技术的距离模糊抑制性能,提出了一种两脉冲相消方法。所提方法需要应用于方位压缩之前,而且在一定的PRF取值范围内,比PPC技术能提供更好的距离模糊抑制性能。仿真实验验证了PPC技术的距离模糊抑制能力以及所提方法的有效性。2.分析了利用PPC技术实现单通道HRWS-SAR成像的实际限制。当SAR系统选取适当高的PRF时,通过利用PPC技术分离两个模糊距离区域的期望回波或抑制来自邻近距离区域的非期望回波,可提升SAR的测绘带宽。然而,若PRF较低,则PPC技术对测绘带宽的提升将受到限制。结合系统设计分析和仿真实验结果阐明了实际中PPC技术提升测绘带宽的能力与限制。3.针对多输入多输出(MIMO)SAR系统,提出了一种基于空间-脉冲相位编码(SPPC)技术的HRWS-SAR成像新方法。SPPC技术即在慢时间域对每个空间通道发射的脉冲进行相位编码,而编码方案参考了本实验室提出的用于抗主瓣欺骗式干扰的阵元-脉冲编码(EPC)技术。通过设计适当的编码方案,来自多个模糊距离区域的主瓣回波可在方位空域被相互区分开。然后针对每个特定的距离区域,可采用相应优化的接收方向图提取出所假定的期望距离区域的主瓣回波,同时对其它距离模糊区域的回波进行抑制。另外,通过优化设计编码方案与发射方向图,可进一步抑制距离模糊回波剩余。最后,经过成像处理,可获得这些距离区域的高分辨图像,从而可组成感兴趣区域的HRWS-SAR图像。仿真实验验证了所提方法的有效性。4.为了改善所提基于SPPC技术的HRWS-SAR成像方法中编码方案的灵活性,提出了两种用来区分距离模糊回波的编码方案,即均匀周期编码和均匀非周期编码。通过选择适当的相位梯度因子,两种编码方案均可用于解决距离模糊。相比来说,均匀周期编码的距离模糊抑制性能稍微较好,而均匀非周期编码则可以保持距离模糊杂波的相干性,这一特征在基于SAR地面动目标检测(SAR-GMTI)系统等应用中可能是希望的。仿真实验验证了所提两种编码方案的有效性。5.针对由于理想正交波形不存在而导致MIMO-SAR的应用受限的问题,基于现有的非理想正交波形,验证了MIMO-SAR系统在部分场景中的可适用性。分析了所提基于SPPC技术的HRWS-SAR成像方法采用MIMO体制且发射正交波形的必需性。但在实际情况中,在同一频段的理想正交波形并不存在,而波形之间的相互干扰会对MIMO-SAR的成像质量造成一定的影响,因此,MIMO-SAR的适用场景将受到限制。以现有的两种正交波形为例,通过仿真实验分析了在不同SAR场景下非理想正交波形对MIMO-SAR成像质量的影响情况。仿真实验结果表明了MIMO-SAR在大面积散射都很弱的SAR场景中的可适用性。