聚束模式合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar, SAR)是一种具有极高分辨率的雷达系统。聚束模式下,通过调整天线指向使得波束持续照射固定场景,可以突破天线波束宽度对合成孔径长度的限制,从而获得非常高的方位向分辨率。另一方面,随着合成孔径长度的增加和分辨率的提高,目标的越分辨单元走动( Migration Through Range Cell, MTRC)也会随之加剧。MTRC会造成图像的失真和散焦,不仅降低图像质量,而且是限制成像区大小的重要因素。因此高分辨率、大成像区的聚束SAR成像算法对MTRC补偿的要求很高。本文讨论了聚束模式信号处理中广泛应用的极坐标格式算法(Polar format algorithm, PFA)和距离徙动算法(Range Cell Migration, RMA),以及新出现的大场景极坐标格式算法(Widefield Polar Format Algorithm, WPFA)和差分多普勒频率算法(Differential Doppler Algorithm, DDA)。这些算法在对回波信号的运动补偿、信号的存放格式、信号相位历史所在的坐标系、MTRC补偿等方面不尽相同,因此它们在图像质量、计算量、算法复杂度和应用范围等方面的性能也各不相同。PFA没有完全补偿MTRC,剩余的相位就造成了距离弯曲现象。距离弯曲极大的限制了PFA的成像区半径和应用范围。通常采用图像域插值的方法校正几何失真,而利用空变滤波器使散焦的点重新聚焦,这些校正方法可以减轻距离弯曲对成像范围的限制。RMA、WPFA和DDA算法本身具有完全补偿MTRC的能力,因此它们没有成像区大小的限制,但是它们的计算量要大于PFA。计算量也是衡量算法性能的一个重要因素。在现有的理论的基础上,本文简化了几何校正通常所采用两维插值,并且改进了WPFA和DDA算法,这些改进有效的提高了算法性能。