超宽带(Ultra-wide Bandwidth,UWB)测量技术自诞生以来就由于诸多优点而受到高度关注。传统频域测量方案通常需要造价高昂的微波暗室,而时域超宽带技术可以通过“时域加窗”和“背景对消”的方法来去除背景杂波的影响,测量成本较低。时域发射的脉冲信号频谱范围很宽,一次测量就可以得到宽带特征。目前,时域测量技术已应用于电磁参数测量、天线辐射特性测量、RCS测量、ISAR成像和生命特征的检测等诸多方面。本文基于亚纳秒级和皮秒级脉冲源及相关设备展开研究。主要工作如下。(1)介绍了时域测量系统的构造及工作原理。设计了基于时域自由空间法的各向同性无耗介质板反射系数测量方案;给出了一种利用时延法测量各向同性无耗介质板的介电常数的方法。实验中将介质板上反射信号和自由空间中的传播信号相比求出反射系数;介电常数测量时,考虑到电磁波在材料中的波速与介质参数有关,可以在同等距离下测量在空气中和在材料中的信号达到时间并将其对比,由此计算出介质板的介电常数。文中通过对理想导体、一种介质参数的玻璃钢板以及聚四氟乙烯材料板测量来验证上述方法的正确性。(2)利用时域超宽带系统对室内人体目标进行定位及呼吸信号检测。用于实验的系统脉冲宽度为ps级,有较高的分辨率,可以准确测量雷达信号从发射到接收的时间达到差(Time Difference of Arrival,TDOA)。通过不断检测目标的信号到达时间,可以实现对目标的定位;另外,通过检测胸腔的微小起伏造成的信号波动,可以实现人体的呼吸检测。本文采用基于椭圆交叉算法的运动目标定位方案,通过时域加窗和脉冲对消的方法,不仅可以从雷达时域回波中提取出两个接收天线的信号达到时间,还能消除背景杂波和天线耦合信号对定位的影响。实测结果表明,本文方法可靠性好,定位精度比较高,抗干扰能力较强。(3)为获得更大的探测距离,本文进行了大功率脉冲源设计的初步探索。脉冲源是时域超宽带系统中最重要的部分,其特性决定了系统的频宽、稳定性、有效探测距离等基本参数。本文基于晶体管的雪崩特性和MARX电路原理,设计了两个脉冲源:第一个脉冲源采用单级雪崩管电路,能在50欧姆负载上产生幅度为112V、半高宽7ns的负极性脉冲;第二个脉冲源采用雪崩管多级串联的MARX电路,该脉冲源可以在50欧姆负载上产生幅度为260V、半高宽2ns的负极性脉冲。测试表明,两款脉冲源均能够实现稳定的波形输出。对比同类产品,本论文设计的脉冲源兼顾了脉冲宽度和脉冲幅度这两个参数,体积小成本低,而且波形稳定、抖动较小,这些优点对超宽带雷达系统的小型化、实用化具有重要的意义。