大型基础设施作为国民经济发展与人民幸福生活的基础,其结构健康与安全运行,受到全社会高度重视,而结构的位移形变是反应建筑结构健康状态的重要参数。在位移形变监测中,微波雷达技术具有全天候、远距离、高精度、低成本等方面的潜在优势,受到了各国研究者的关注。其中最具代表性的步进调频雷达系统,能在几百米测量距离的条件下、达到毫米级的形变测量精度,但其价格高昂、且技术垄断。为了打破国外技术垄断状态、突破价格瓶颈,开发出具由全天候,远距离,高精度,低成本,大量程等形变测量特性的雷达传感器系统,本文从微波测量的传输损耗、微波泄漏、多路径反射三大问题出发展开研究,以攻克多普勒雷达系统的高精度远距离形变测量难题,主要完成如下研究内容:(1)根据建筑结构三维形变的测量要求,建立一维位移形变与三维位移形变测量之间的数学关系,分析三维形变测量精度与一维形变测量精度的关系。(2)针对多普勒雷达系统无源反射、微波泄漏、多路径反射对测量距离的限制的问题进行分析,提出有源异频收发式微波雷达系统的解决方案,推导系统测量原理,论证系统的可行性,分析系统的测量性能。(3)根据系统的测量原理,分析并测试系统各个模块的参数,结合市场器件性能现状,对模块器件进行选型,搭建相应的射频硬件电路,展开户外实验,验证电路的正确性。(4)根据傅里叶变换求相位差的原理,构建两路同频信号相位差解调的数字采集处理硬件电路系统,并基于FPGA平台开发相应位移形变解调软件系统,实现相位差的实时在线解调,进而实现位移形变的解调。(5)将射频电路系统与相位差解调系统联合起来,设计相应的位移形变测试方案,验证有源异频收发式微波雷达系统在在位移形变测量方面的整体性能。