调频连续波(FMCW)雷达具有穿透力强、分辨率高、无盲区等优点，已经成为国防、工业、交通、民用安防等领域不可或缺的微波检测传感器设备。随着芯片制造商技术的发展和工艺的完善，调频连续波雷达系统设计越来越集成化和小型化，且制造成本逐渐降低，使其可以满足更多应用。本文围绕调频连续波体制雷达小型化技术的关键问题及其应用展开研究。首先，对雷达调频体制和关键参数进行了分析和建模验证;其次，从硬件实现的角度，对调频连续波雷达硬件系统进行了分析设计，并完成小型化原理样机;再次，针对调频连续波雷达精确测距应用展开研究，通过仿真和实验验证本文所提出的精确测距算法;最后，分析并实验验证了胸腔随人体呼吸微动引起的回波幅度调制可以用于呼吸的检测。论文的主要工作与创新性成果如下:　　(1)分析国内外常用的调频连续波雷达系统结构并总结其优缺点，确定所研究课题需要的系统参数和技术指标，为后续课题研究提供有力依据。深入学习多种调频连续波体制雷达信号处理算法，了解各种调频体制雷达提出的背景及其优缺点，充分发挥不同调频体制雷达在多种应用中的优势;本文提出一种基于梯形步进频连续波(TSFCW)体制雷达的多目标检测方法，可以改善多目标检测的虚警率和漏检率。　　(2)从硬件实现的角度，对调频连续波雷达发射机、接收机、中频电路和信号处理电路进行了分析设计，完成小型化雷达原理样机设计，整机功耗低于2w。对雷达原理样机的相位噪声、杂散和线性度等重要指标进行研究，提出了一种相位噪声测量方法，仿真和实验结果均证明该方法具有较高的相位噪声测量精度;分析了杂散产生的机理和抑制方法;根据线性度的定义，分析了线性度对雷达分辨率的影响，并提出基于短时分数阶傅里叶变换中点融合的时频分析方法，从而大大降低了线性调频连续波信号时频估计的误差。　　(3)针对线性调频连续波雷达的精确测距应用展开研究，为改善已有高精度测距算法计算速度慢或抗噪性能差的缺点，提出非均匀频谱细化算法，以增加较少计算量为代价换取算法的抗噪声性能，在保证测距精度的同时实现实时距离测量，仿真和实验表明该方法可以用于高精度测距应用。已有高精度测距算法默认发射信号具有理想线性，未考虑非线性对测距精度的影响，为此本文建立了非理想线性调频信号的数学模型，提出利用相位校正非线性平均误差的精确测距方法，从而改善了由非线性引起的测距精度随距离增加而下降的缺点，并利用仿真和实验进行了验证。　　(4)装载于高速运动平台的线性调频连续波体制雷达进行距离测量时，高速运动会导致速度距离模糊，进而影响测距精度，为此本文提出一种新的“分叉型”组合调制波形，该组合调制波形包含三种单一调制波形，且这三种波形与地面反射具有相同的系统响应，可以抵消高速运动引入的相位高次项影响;结合“分叉型”组合调制波形的特点，提出一种自适应迭代的高速运动平台实时测距算法，该算法充分利用信号相位变化特性和频谱归一化能量特点，将恒虚警率门限值作为迭代结束的判断标准，并通过仿真对该算法进行了验证。　　(5)调频连续波雷达应用于呼吸检测的研究中，已有呼吸检测算法基本只考虑相位调制而忽视幅度调制，本文结合相位调制和幅度调制从理论上分析了两者对呼吸检测的影响;假设不存在幅度调制，根据帕塞瓦尔定理，回波功率基本保持不变，通过实验提取回波功率，得到回波功率存在周期波动，且波动频率与呼吸频率一致，证明胸腔随呼吸微动引起的回波幅度调制可以用于呼吸检测。