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高分辨率和宽测会带是星载合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar，SAR)研究者汲汲以求的目标。高分辨率能够提供更为精细的目标信息，有利于目标识别和特征提取。宽测绘带可以提供更为广阔的场景信息，有助于信息的全局判读和快速运动目标的检测，宽测绘带又可以降低对同一区域的重访时间。传统SAR系统由于受到最小天线面积的固有限制，无法同时实现高分辨率和宽测绘带成像。而方位向多通道技术能够有效解决高分辨率和宽测绘带对系统参数设计需求上的矛盾，同时实现高分辨率和宽测绘带。然而，当系统脉冲重复频率(Pulse Repetition Frequency，PRF)偏离理想值时，方位向多通道技术会导致方位向非均匀采样问题，且随着PRF偏离理想值非均匀性亦越发严重，导致多通道SAR系统信号处理复杂、图像严重模糊等问题。本文主要针对方位向多通道SAR系统信号处理中存在的问题进行了深入探索与研究，论文的主要工作和创新包括以下几个方面: (1)从数学角度出发，深入研究了非均匀采样下信号重建的数学理论，探讨了传统滤波器重建算法的数学基础;同时基于分数阶傅里叶变换，和非均匀频谱理论给出了一种有效的方位向多通道SAR信号重建算法;分析了一种特殊情形，基于周期性结构给出了相应的快速算法。 (2)深入研究了非均匀快速傅里叶变换(Nonuniform Fast Fourier Transforms，NUFFT)算法，详细分析了NUFFT的数学理论基础，并将其推广到分数域;基于分数域采样型DFRFT(Discrete Fractional Fourier Transform)，给出了相应的非均匀采样下的离散模型NUDFRFT(Nonuniform Discrete Fractional Fourier Transform)，并在最小二乘意义下给出了非均匀采样下分数域的快速算法，即NUFRFT(Nonuniform Fast Fractional Fourier Transform)。 (3)针对多通道重建算法中存在的非均匀频谱计算问题，利用NUFRFT，给出了一种方位向多通道SAR分数域重建的快速算法。在多通道SAR分数域重建算法中，利用NUFRFT来计算相应的分数域非均匀频谱，能够显著改善算法的计算效率，改善后的计算效率与FFT相当。 (4)深入分析了当多通道SAR系统严重非均匀采样时传统算法存在的问题，给出了一种在严重非均匀采样下的方位向多通道SAR信号重建算法，即ImpMMSE算法。现有文献多有关于方位向多通道SAR信号重建问题的研究，但鲜见对系统严重非均匀情形下信号重建问题的讨论。本文基于两步操作提出的ImpMMSE算法能够统一处理任何非均匀采样情形下的方位向信号重建问题，具有一定的普适性。该算法基于模糊频率筛选操作构建新的通道转移函数矩阵，再结合MMSE准则，给出重建滤波器。相比于传统算法，ImpMMSE算法可以在多通道SARt方位向采样严重非均匀时有效重建出原始信号，显著改善系统信噪比和方位模糊。