超宽带技术是一种比较前沿的技术,有着广阔的应用前景,超宽带系统发射一个时域窄脉冲信号,通过脉冲信号来传递信息,可以实现雷达探测和短距离通信的功能,窄脉冲信号的使用使得探测雷达具有较高的分辨率,超宽带脉冲信号发射机是超宽带系统的重要组成部分,超宽带脉冲信号的产生和发射技术是超宽带技术研究中的一项关键性技术。皮秒级的脉冲信号产生技术是超宽带技术发展的先决条件,窄脉冲信号的设计对电路要求较高,脉冲信号的带宽较宽,所以系统涉及的器件均工作于较宽的频带内,器件的设计存在较高的难度,发射天线除了工作频带宽,还要具有良好的时域性能,超宽带天线的设计也是一个难点。本论文提出超宽带脉冲发射系统的方案,在设计的过程中除了考虑系统性能指标外,将探测系统的低成本、小型化也纳入考虑范围内。本文将针对以上问题,对超宽带脉冲信号发射机展开研究。本文首先介绍了超宽带脉冲信号发射机的研究意义以及发展与现状,在第二章中介绍了超宽带脉冲信号发射机的设计,介绍了系统关键参数的选取以及采用的关键性技术,介绍了探测雷达的工作原理,超宽带信号的选择,超宽带信号的产生方法,计算了系统所需的最小发射功率。第三章介绍了基于阶跃恢复二极管脉冲源的设计,建立了阶跃恢复二极管的仿真模型,设计了并联式和串联式单极性脉冲源,单极性脉冲信号经过可调延迟线,最终产生单周期脉冲信号,并实现了脉宽可调,并联式单周期脉冲源工作带宽最高可达5.3GHz,串联式单周期脉冲源带宽最高可达4.3GHz。第四章介绍了发射天线的设计,设计了TEM喇叭天线和渐变槽线天线,渐变槽线天线工作带宽达到5GHz,增益最高可达7.9dB。第五章设计了放大电路,对脉冲信号进行放大,在中心频率3GHz处功率放大器的增益达到14dB。第六章对设计的硬件进行测试,对设计的超宽带脉冲信号发射机进行了测试,并分析了测试结果。最后对论文进行总结与展望,分析了系统的不足之处,并提出了系统的改进意见。本文所提出并设计的超宽带脉冲发射系统能够较好的实现预期功能,可以应用于液面探测,满足了系统的设计要求。