土壤水分是农作物赖以生存的必要条件之一,对土壤水分含量检测能评估农作物干旱和湿润程度,进而合理利用水资源,保障农业生产可持续发展;另一方面,土壤水分含量也能评估农作物吸收肥料的程度,对其测量能合理施肥,保障农作物有效生长。因此,土壤水分准确测量对农业生产向“精细农业”过渡具有重大意义。目前,现有磁共振土壤水分测量仪重量太重、体积太大,不利于农业现场方便、快捷的测量。本文以小型、便捷为目标,设计了一款磁共振测量系统,并最终实现了土壤水分测量。具体完成的工作包括:（1）设计了一款低噪声前置放大器。低场磁共振系统信号微弱且易受干扰,需采用低噪声放大器为一级放大。本文以低噪声、高增益为设计目标,选定一款低噪声晶体管。首先采用电路仿真软件对其进行静态偏置、反馈、输入输出匹配电路仿真。在仿真软件中得到最优性能的电路图,然后使用电路设计软件,完成印制电路板设计。（2）设计了一款射频功率放大器。根据磁共振系统脉冲序列特性,明确设计目标后,选定了一款功率场效应管。首先利用ADS软件对其基本参数,比如静态工作点、稳定性、增益等进行了电路仿真。完成仿真后,因磁共振回波信号敏感,还设计了门控电路,在不需要激励时关闭放大器。最终,利用电路设计软件完成了整个功率放大器设计。（3）完成了谱仪电路设计。根据磁共振测量系统所需功能,设计了一款核心控制电路。整个系统包括了电源、控制器、脉冲发射部分、信号接收部分、VGA电路、数据存储器等。其中控制器包括FPGA（现场可编程门阵列）和单片机。前者完成脉冲发射和对磁共振回波信号的数字解调、滤波处理功能,后者完成数据传输、数据存储。最终在上位机完成横向弛豫时间T2衰减曲线显示。（4）实验效果验证。最终完成了一款工作在6 MHz的低噪声放大器,具有0.7 d B的噪声系数、28 d B的增益。还设计了一款P1d B为35 W,谐波失真小于-30 d Bc,效率达到70%,工作在6 MHz的射频功率放大器。整套电路的性能测试完毕且都正常,稳定工作后,进行了不同土壤样品和不同颗粒的砂土含水量实验,并以烘干称重法作为对比,用恒温箱烘干水分获取不同含水率样品。对比发现,样品含水率越大,T2越大,且波峰面积与含水率成正比关系。在相同含水率下,大颗粒砂土比小颗粒砂土的T2更大。最终得到了横向弛豫时间越大,孔隙半径越大;波峰面积越大,含水量越高的结论。实验结果表明,本文设计的便携式磁共振测量仪能够实现土壤水分测量功能,为后续更加简易的磁共振土壤水分测量系统提供了思路。