合成孔径的概念始于20世纪50年代初期。当时，美国有些科学家想突破经典分辨力的限制，提出了一些新的设想：利用目标与雷达的相对运动所产生的多普勒频移现象来提高分辨力；用线阵天线概念证明运动着的小天线可获得高分辨力。50年代末，美国研制成功了第一批可供军事侦察用的机载高分辨力合成孔径雷达。60年代中期，随着遥感技术的发展，军用合成孔径雷达技术推广到民用方面，成为环境遥感的有力工具。70年代后期，星载合成孔径雷达和数字成像技术取得进展。美国于1978年发射的“海洋卫星”A号和80年代初发射的航天飞机都试验了合成孔径雷达的效果，提高了雷达图像分辨力。

中国于20世纪70年代后期开始研制合成孔径雷达。中国科学院电子学研究所首次研制出中国机载聚焦型合成孔径雷达，其遥感试验获得的图像，距离分辨率为180米，方位分辨率为30米，幅宽9千米。80年代后，随着数字信号处理技术的发展，世界各国的合成孔径雷达技术日趋成熟，许多机载和星载的高分辨率合成孔径雷达都投入了实际应用。合成孔径雷达正朝着超高分辨率、干涉、多频、多极化、多工作模式和小型化等方向发展，机载合成孔径雷达的分辨率已可达到10厘米量级，幅宽可达到10千米量级。2016年，中国C波段多极化SAR成像卫星发射成功，其空间分辨率优于1米，幅宽从10～650千米，具备12种工作模式，可全方位获取地表的4种极化信息。

如图a所示，根据微波天线理论，孔径为、波长为的实孔径天线在距离处的方位分辨率为：

…（1）

式（1）表明，波长与距离确定的情况下，提高方位分辨率就需要增大天线孔径，这具有相当的难度。

如图b所示，使用阵列天线，通过增加阵元个数来增大孔径，是提高方位分辨率的一种途径，其在远场的方位分辨率为：

…（2）

在图b中，个阵元对远场区的回波可近似为同时接收。

如图c所示，若改为一个阵元按时间间隔顺序在个位置接收并将接收到的信号相干累积，就是合成孔径的概念，这与采用阵列天线提高方位分辨率本质上是一致的。合成孔径雷达的方位分辨率为：

…(3)

工作原理示意图

对比式（2）与式（3），当合成孔径长度与阵列天线长度相等时，合成孔径的方位分辨率比阵列天线高1倍，这是由于利用阵列天线在接收状态进行方位分辨时，回波到达不同阵元的相位差是由单程距离引起的，而合成孔径雷达进行方位分辨时，在收发状态下回波到达不同阵元的相位差是由收发双程距离引起的。

对于合成孔径雷达，位于斜距处，正侧照射的目标对应合成孔径长度为，则方位分辨率为：

…（4）

可以看出，方位分辨率仅与天线口径相关，与距离无关，具备实现高分辨的能力。

合成孔径雷达按信号处理方法分为聚焦型合成孔径雷达和非聚焦型合成孔径雷达；按载体分为机载合成孔径雷达和星载合成孔径雷达；按工作模式分为条带合成孔径雷达和聚束合成孔径雷达。

合成孔径雷达作为一种主动式微波传感器，能够实现全天时和全天候对地观测，甚至可以透过地表或植被获取其掩盖的信息，这使其被广泛应用于灾害监测、环境监测、海洋监测、资源勘查、地形测绘和军事侦察等方面。