阶梯频率探地雷达是一种成功的地下目标无损探测技术。本文主要论述了阶梯频率探地雷达的系统设计和信号处理。首先,本文论述了有耗媒质中雷达回波的信号模型。探地雷达的回波模型是基于雷达几何关系和对有耗媒质中波数的多项式近似的结果。之后,分析了阶梯频率探地雷达的基本工作原理和雷达的系统设计。阶梯频率探地雷达的系统设计主要包括了结构设计和雷达参数选择。雷达系统中包含了雷达的收发系统、阶梯频率振荡器和信号处理部分。雷达系统结构采用了外差式系统以提高灵敏度。根据阶梯频率探地雷达的系统结构图论述了雷达信号的接收和采样过程。对雷达系统的各个重要参数以及其对系统性能的影响进行了分析,论述了有耗媒质和系统噪声对阶梯频率探地雷达的性能的限制。最后,本文论述了阶梯频率探地雷达的基本信号处理技术和针对特殊情况的信号处理方法。阶梯频率探地雷达的信号处理部分论述了传统信号处理方法—快速傅立叶变换法的应用和频率采样点数对目标图像的影响。接着分析了超分辨率技术—多重信号分类法应用于阶梯频率探地雷达信号处理的可行性,并将多重信号分类法与快速傅立叶变换法进行了对比。讨论了分层媒质中目标的图像与媒质分层界面深度估计的问题。分析了天线色散特性对目标图像的影响。