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雷达图像分辨率决定目标信息的精准性。合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)通过天线移动形成宽波束,实现了雷达图像方位向的高分辨率。超宽带(Ultra Wide Band,UWB)雷达传感器因其信号具有超宽频谱特性,具有强穿透力和距离向高分辨成像的优势。因此,将SAR成像技术与UWB雷达传感器相结合的新型成像系统,可以实现对场景目标的高分辨成像,在环境侦查和空间监测等领域具有重要的研究价值。本文以实现基于UWB雷达传感器的轨道SAR成像系统应用为主要研究内容,从系统设计、成像方法、成像实验3个关键问题展开,依据UWB雷达传感器在不同时刻不同地点的一维回波信号分别进行了二维SAR和三维SAR成像的应用基础研究工作,具体内容概括如下:1、针对UWB SAR成像系统设计,分析了脉冲式UWB雷达传感器的基本结构,选取了基于轨道SAR的系统成像方案。比较了3种高斯型UWB脉冲信号的时频特性,并研究了准喇叭和平面UWB天线的基本结构和设计原则,确立了本文研究设备的选取依据。2、针对UWB SAR成像方法,建立了基于UWB雷达传感器的SAR回波信号模型。对于回波信号不理想的情况,分析了3种成像预处理方法。研究了适用于轨道SAR成像系统下的UWB SAR成像算法,并基于实测成像系统参数实现了二维UWB SAR点目标仿真实验。3、在半开放式微波实验室环境中,本文开展了基于UWB雷达传感器的轨道SAR成像系统实验方案。首次采用了一对改进的定向型UWB平面天线,通过实测数据验证了该平面天线有效减轻了回波信号中的耦合噪声。4、在二维UWB SAR成像实验中,本文通过将时域相关算法(Time Domain Correlation,TDC)和距离多普勒(Range Doppler,RD)算法应用于UWB雷达传感器的实测信号,实现了对铝制易拉罐目标厘米级聚焦效果的UWB SAR图像。针对二维UWB SAR图像中的高度维失真问题,采用了后向投影(Back Projection,BP)和RD算法,较好地实现了对角反射器和金属球目标的三维UWB SAR图像重构,有效验证了本文所研究的成像系统进行三维SAR成像的可行性。