随着我国探月工程研究工作的不断深入,对于月球表层结构的探测需求日益提高。由于微波具有很强的穿透能力,可以穿透地表层,揭示次表层内部结构特征,在星球探测中发挥着重要的作用。通过合成孔径技术(Synthetic Aperture Radar,SAR)对次表层进行二维成像,可以更加精确地分析次表层结构。两层介质模型的电磁散射特性是论文研究的重点。本文首先讨论了基于几何光学、射线追踪和Kirchhoff近似的表层及次表层雷达回波模拟的方法,分析了不同参数对回波模拟的影响,实现了大场景双层介质的雷达回波模拟。电磁波在介质中传播的时候,会发生折射现象,同时电磁波传播速度会变化。而普通的成像算法的适用前提是单一均匀介质,因此传统的成像算法不再适用于次表层成像。本文首先分析了次表层雷达回波,采用了改进的波数域算法,提高了次表层成像的分辨率。由于天线会同时接收到来自星下点和非星下点的回波,使次表层回波淹没于表层回波,造成次表层成像困难,因此地杂波的抑制技术是必须考虑的问题。本文提出了基于双天线的自适应地杂波抑制技术,可以有效地抑制表面非天底点回波。最后基于上述研究,开发了一套适用于车载、机载以及星载平台的次表层探测软件,具有场景仿真、回波模拟,SAR成像以及地杂波抑制等功能。