超宽带(Ultra-Wide Band,UWB)技术在短距离高速无线通信、探地雷达、穿墙成像和医疗成像等领域具有广泛应用。其中超宽带脉冲雷达系统在无线感知、非接触式医疗监测和物体的速度与位置探测等领域具有独特的优势,并且相比于传统的连续波雷达具有更强的多径分辨能力,更高的定位精度和更低的功耗。目前,结合CMOS工艺低成本和低功耗特性,单片脉冲雷达系统的研究主要集中于短距离室内定位和姿态识别等应用。然而,为实现穿透探测应用,需要保证一定的输出功率,势必造成系统功耗的增加,CMOS工艺低功耗的优势也将不复存在。其中,窄脉冲波形产生电路和超宽带功率放大器作为超宽带脉冲雷达发射前端系统的关键模块,对其功耗和性能进行研究具有重要意义。论文首先对超宽带脉冲雷达系统的国内外研究现状和发展趋势进行介绍。然后阐述了超宽带脉冲雷达系统整体架构和工作原理,以及目前单片超宽带脉冲雷达系统广泛采用的等效时间采样的量化方法。对比分析了常用超宽带脉冲波形的时域波形、频谱图和电路实现方式,创新性地提出了全数字化超宽带脉冲产生逻辑,能够显著降低电路的复杂度、功耗和面积。同时,针对功率放大器功耗较大的缺点,结合超宽带脉冲雷达工作原理,对功率放大器引入新型的开关控制逻辑,在不影响功率放大器性能条件下,使其只在脉冲发射时间内导通,显著降低整体系统平均功耗。本文首先采用TSMC 65nm 1P9M 1.2V标准CMOS工艺实现了3-10GHz超宽带脉冲雷达发射前端。前仿真结果表明:中心频率能够实现3-10GHz调节范围,脉冲宽度0.4-1.2ns可调节,在4GHz载频处实现1.6GHz的信号带宽和7.78dBm的瞬态发射功率,在10MHz重频周期下,其功耗为55.24mW。由于寄生效应、引线电感和PCB的影响,测试结果表明:中心频率能够实现3-6GHz调节范围,脉冲宽度0.67-1.2ns可调节,在4GHz载频处实现1.7GHz的信号带宽和3.05dBm的瞬态发射功率。针对穿透探测尤其是穿墙探测应用,基于TSMC 65nm 1P9M 1.2V标准CMOS工艺实现了4-6GHz超宽带脉冲雷达发射前端。引入脉冲数目选择逻辑和针对功率放大器功耗优化的开关逻辑。前仿真结果表明:中心频率能够实现3-8.5GHz调节范围,脉冲宽度0.117-1.2ns可调,信号带宽为1.13-4.31GHz,在5.8GHz处实现最大18.46dBm的瞬态发射功率,在10MHz重频周期下,其功耗最低为51.7mW。测试结果表明:中心频率能够实现3-5.7GHz调节范围,脉冲宽度0.28-1.2ns可调,信号带宽为1.05-4.55GHz,在5.698GHz处实现最大17.46dBm的瞬态发射功率。