正弦型调频信号(Sinusoidal Frequency Modulation,SFM)是一种典型的循环平稳信号,其广泛应用在雷达、声呐的移动目标探测领域以及抗高速移动平台产生的多普勒频移等领域中。经典的分数傅里叶变换(Fractional Fourier Transform,FrFT)仅能正确分析处理典型的线性调频信号(Linear Frequency Modulation, LFM),而并不能正确反映SFM信号的特征。而对于数字调制系统中的周期键控以及周期扫描等操作,信号的某些变量会产生周期性,频谱相关密度特性(Spectral-Correlation Density,SCD)的研究可以清晰地分析出正弦型信号的频谱周期特性,目前SCD被广泛应用于非平稳信号的分析与处理中。首先,本文介绍了一种SFM技术—正弦型非线性切普键控(Sinusoidal Nonlinear Chirp Keying, SNCK),阐述了 SNCK技术的信号基本特征,诸如,波形样本的数学模型、时间频率调制曲线、时域波形、已调信号的功率谱密度以及SNCK信号相对于经典LFM信号的优点。同时,介绍了 SCD技术以及SNCK信号的频谱相关密度特性,其中包括,已调SNCK信号波形样本的循环均值函数、循环自相关函数和循环谱相关函数模型。然后,基于SNCK信号经过FrFT变换以及SCD变换后的特征,对于SNCK三个重要参数估计算法的选取原因进行了阐述,提出了 SNCK信号基于SCD特性的中心频率、码元速率以及时间带宽积的估计方法,并且对于估计参数的均方根误差值(Root Mean Square Error,RMSE)和克拉美罗界(Cramer-Rao Lower Bound,CRLB)理论值进行了比较。另外,鉴于仿真值与实际系统存在差距,提出了改进的时间带宽积估计方法,添加了一组本地存储比值,仿真结果表明SNCK信号的频谱相关特征十分明显,可以准确估计出关键参数值。最后,基于SNCK信号的SCD特征,选取了令SCD幅值最大的特定循环频率值,将这些特定循环频率值分别设置为频率移动滤波器组(FREQUENCY-SHIFT,FRESH)的滤波器参数,并且使用FRESH滤波器组对接收端与噪声混合的SNCK信号进行处理,得到系统误码率性能。对比了不同循环频率参数设置时经FRESH滤波器处理后接受端的误码率,得出结论是,基于SCD特性的循环频率的选取对于经过FRESH后系统误码率性能的影响很大,滤波器的参数设置为非循环频率时,误码率性能明显下降。另外,使用了循环相关匹配滤波器(Cyclic Correlated Matched Filter,CCMF)对于信号进行了循环二次相关处理,并与经典的匹配滤波器(Matched Filter, MF)处理后的误码性能进行比较。在合作通信时,经典匹配滤波器性能优于循环相关匹配滤波器,但是盲接收时,本文的滤波器具有相当的优势。