相比于传统相控阵（Phase Array,PA）雷达,频控阵（Frequency Diverse Array,FDA）雷达的特别之处在于对每个发射阵元都施加了小小的频偏。正是由于频偏的存在,频控阵雷达的波束方向图完全区别于相控阵雷达,其不但具有距离和角度的依赖性和耦合性,在一个脉冲内还具有了时变性,即一个脉冲时间内的波束不再指向某一特定且恒定的角度,而是在一定的角度范围内存在“扭曲”。因此,频控阵雷达在:发射阵列波束方向图综合设计、目标的检测与目标的参数估计、与距离相关或者距离依赖的杂波与干扰抑制、射频（Radio Frequency,RF）隐身以及自适应处理等方面具有很大的应用潜力。本文主要在分析频控阵雷达结构和信号特征的基础上,着重对其波束方向图的时变性进行分析与研究,主要包括频控阵雷达低截获（Low Probability of Intercept,LPI）性能分析、协方差矩阵估计算法研究,以及基于协方差矩阵更新的干扰抑制、目标参数估计与空域二分的快速目标搜索与自适应目标跟踪。主要的工作与创新点总结如下:1.频控阵发射信号时变特性分析:首先,针对频控阵发射波束方向图脉内时变性问题引入了信号噪声瞬时功率比概念。并基于此分析了其在低截获方面的应用。主要利用和差波束算法、相位干涉算法以及到达时间差（Time Difference of Arrival,TDOA）和到达频率差（Frequency Difference of Arrival,FDOA）算法对频控阵发射信号进行侦测。其中,基于和差波束算法提出了其接收模型;基于相位干涉算法,分析了频控阵发射信号的等相位面特性,并针对该算法推导了其角度侦测的克拉美罗界;基于TDOA和FDOA算法,分析了接收信号的互模糊函数,并分别推导了TDOA和FDOA的克拉美罗界。最后,通过多个算法的仿真分析和对比说明了频控阵雷达在低截获方面的性能优于相控阵雷达。2.频控阵雷达回波信号协方差矩阵结构及其估计算法:由于频控阵雷达发射波束方向图除了具有距离和角度的依赖性和耦合性,还具有脉内时变性。首先,针对频控阵雷达波束方向图的脉内时变性,分析了基于频控阵雷达多载波和多频率发射特性的接收机模型。其次,基于该接收机模型分别推导了相干频控阵雷达和正交频控阵雷达的协方差矩阵结构。此外,由于波束方向图距离维和角度维耦合特性的存在,导致频控阵雷达无法直接利用待检测单元的邻距离单元的回波信号数据来估计协方差矩阵,这也导致频控阵雷达在估计协方差矩阵时会面临更严重的采样数减少的问题。针对这一问题,提出了shrinkage-to-tapering算法和shrinkage-to-Toeplitz rectification算法估计正交频控阵雷达协方差矩阵,以及结构化近似最大似然估计算法估计相干频控阵雷达协方差矩阵。3.基于协方差矩阵估计的频控阵多输入-多输出（Multi-Input and Multi-Output,MIMO）雷达干扰抑制与目标参数估计:首先,针对频谱干扰信号,分析了FDA-MIMO雷达频谱干扰信号的协方差矩阵结构。基于FDA-MIMO雷达多载波和多频率特性,利用最大信干噪比（Signal to Interference plus Noise Ratio,SINR）准则,提出了基于协方差矩阵更新的FDA-MIMO雷达自适应发射阵元功率分配来进行频谱干扰抑制。由于频控阵雷达具有多载波和多频率发射特性,可以通过改变发射阵元的功率分配灵活地调整频谱。于是,通过本文所提出的自适应发射阵元功率分配,能以较低的计算复杂度实现窄带频谱干扰抑制。其次,频控阵雷达波束方向图具有距离-角度依赖性和耦合性,于是,利用FDA-MIMO雷达实现波束的解耦合,并提出了基于协方差矩阵更新的目标距离-角度联合二维估计。4.频控阵雷达目标快速搜索与自适应跟踪:由于频控阵雷达波束方向图具有距离-角度依赖性和脉内时变性,并且波束的“扭曲”程度与频偏有关,波束的扫描初始角度与发射权值向量有关。首先,本文对频控阵雷达的自动扫描特性进行了分析,提出了基于空域二分的频控阵雷达目标快速搜索方法。该方法通过调整发射频偏和发射权值向量灵活调整波束的扫描范围。相比于相控阵雷达各个角度逐次扫描来说,本文所提出的空域二分算法具有更快的扫描速度。其次,基于协方差的更新和频谱干扰抑制算法,并结合卡尔曼滤波,实现了频控阵雷达目标的自适应跟踪。