调频连续波合成孔径雷达(FMCW SAR)是微型SAR的主要发展方向,其雷达系统具有较低的系统复杂度,所以在体积和重量上很有优势,同时其成本和功耗也相对较低。但前沿应用不仅仅要求FMCW SAR系统单项指标的突破,还要求其同时满足高分辨率、宽测绘带、远作用距离以及低截获概率等现代雷达的复合需求。然而,对于FMCW SAR系统来说宽测绘带和高分辨率是相互制约的,其系统存在的收发隔离问题,也严重限制了其作用距离。多输入多输出(MIMO)雷达为解决以上问题提供了可能,其采用较少的阵元就能获得与单发多收SAR相同的空间采样率,既满足了高分辨率和宽测绘带的需求,又保留了FMCW SAR在小型化上的优势,并且其分置的收发天线大大减少了连续波收发信号隔离问题对发射功率的制约,对雷达系统整体性能的提升很有帮助。本文将MIMO技术引入FMCW SAR。首先对FMCW SAR单通道和偏置相位中心多波束(DPC-MAB)多通道信号模型进行了阐述,在此基础上完成了调频连续波多输入多输出合成孔径雷达(FMCW MIMO SAR)的信号建模。通过分析信号模型之间的关系得出,信号处理时通过对回波进行一系列处理,FMCW MIMO SAR回波信号最终可以转化成多个一发多收的DPC-MAB信号处理过程。使用MIMO技术的同时也带来了方位向非均匀采样问题。方位向非均匀采样严重影响成像质量,必须通过重构非均匀采样信号来去除影响。针对方位向非均匀采样问题,本文首先分析比较了常用方位向非均匀采样信号重构算法的性能,然后对几种常用算法的计算效率进行了定性分析,并对滤波器组算法在相位中心重合时的重构性能进行了仿真,发现其此时无法准确重构信号,并结合成像算法说明了其对成像质量的影响。接着提出了一种基于分数阶傅立叶变换的信号重构方法,克服了时域重构算法计算量大以及滤波器组算法在相位中心重合时失效的缺点,改善了成像质量。并结合FMCW MIMO SAR信号模型和基本的距离多普勒成像算法,通过对点目标进行成像实验,验证了算法的性能。本文最后对所初步设计的实验验证系统进行了介绍。首先对系统参数和整体框架进行了阐述,接着详细说明数据传输模块的设计。