在当今的社会中，雷达系统、无线通信系统的发展和进步已经成为了世界科技发展的主题。而微波/射频电路的日益小型化、集成化，也对器件和测量仪器提出了更高的要求。作为通信系统及其测量仪器中最为重要的一部分，取样电路的脉冲宽度直接决定了整个系统或者仪器的最高带宽和整体性能。随着技术水平的不断进步，脉冲的波形宽度也在不断的减小，已经可以达到皮秒级、亚皮秒级，而产生脉冲的方式也是日益丰富。隧道二极管、阶跃二极管、雪崩二极管等利用快速开关的方式产生窄脉冲的方式由于本身器件的限制很大，因此脉冲宽度的进一步减小变得十分困难。而非线性传输线(NLTLs)结构的提出和发展，给脉冲宽度的减小带来了新的方向。本文详细地探讨了NLTLs，首先介绍了其出现和发展的过程，然后深入研究了该结构的组成、工作原理、特性和功能以及应用，尤其重点分析了该结构的三大特性对传输特性的影响和Bragg频率的概念和物理意义。之后对于该结构的重要组成部分传输线进行了理论分析，并且对共面波导的改进结构慢波共面波导(Slow-wave CPW)进行建模仿真。最后，利用NLTLs所具有的脉冲压缩的功能设计梳状波发生器电路和脉冲压缩模块，并利用射频仿真软件ADS对电路进行仿真以及参数优化，最终实现脉冲边沿宽度40ps以下的梳状波发生器和脉冲压缩比率60%以上的脉冲压缩模块。利用模拟电路的实现方式产生皮秒级脉冲乃至亚皮秒级的脉冲目前仍然是具有相当难度的工作，并且大多数脉冲发生电路都受到二极管的截止频率和自身特性曲线的限制。非线性传输线的出现，给这个研究方向提供了新的思路，并且也能更好地解决目前遇到的困难。