全球范围内,妇女各类癌症发病数量中,乳腺癌的发病数量居首。在乳腺癌发病率不断上升的趋势下,早期诊断对提高治疗的成功率的重要性不言而喻。近几年来,微波近场乳腺检测技术以其非离子化、可重复检测的优势,成为该领域研究热点,可应用于早期乳腺癌筛查中。另外,随着非均匀采样理论的不断发展与成熟,较之Shannon均匀采样技术,非均匀采样以其减少数据冗余的同时,能够提高频谱物理分辨率的优势,使之在BRATUMASS(Breast Tumor Microwave Sensor System)系统中,得到了应用。本文的研究课题属于上海市科技发展基金基础项目《乳腺癌超短脉冲(微波)近场成像方法和早期乳腺癌诊断方法研究》(项目编号：08JC14026)的一部分。该项目通过微波照射乳房,获得目标组织回波,然后通过分析回波的特性进行反演成像。本论文首先基于项目前期研究介绍了BRATUMASS系统的构成,回波的获取方法与探测原理。由Shannon采样定理,引出非均匀采样信号频谱的物理意义和计算方法,并进一步通过MATLAB仿真验证了非均匀采样频谱计算公式的正确性,以及非均匀采样对信号频谱辨识的有效性。之后,为BRATUMASS系统设计了基于DSP芯片的非均匀采样器,在不增加数据冗余的同时,提高了其采集信号的频谱物理分辨率。然后,为该项目的微波近场乳腺癌成像终端软件(VC编写)增加了非均匀数据分析功能。最后实验部分,将一枚一元硬币放置于3D打印乳房模型内部,并对模型进行微波照射,非均匀采样及信号分析,显示了非均匀采样对提高系统微小空间范围内相对介电常数变化检测能力的作用。