探地雷达是利用超高频电磁波探测浅层地下目标的探测设备,具有探测速度快、分辨率高、操作方便灵活、非破坏性、探测费用低等许多优点,广泛用于水文地质和工程地质勘察,正发挥越来越重要的作用。发射系统是探地雷达的关键部件之一,该系统主要包括高压纳秒级脉冲源、发射天线。该系统的性能直接决定了雷达的探测效果。针对探地雷达的特性,本文主要研究了探地雷达发射系统的分析、设计和工程实现等问题。论文的主要内容概括如下：1.发射系统是探地雷达实现电磁波发射的部件,该系统在雷达主机的控制下协调工作,实现探测脉冲的发射。论文首先从探地雷达原理出发,说明了探地雷达的基本结构和整体设计思想,分析了影响探地雷达探测性能与发射系统之间的关系。2.根据冲击型探地雷达的原理,天线是探地雷达发射和接收电磁波的重要部件,它实现了电磁波的发射和接收。文章从探地雷达工作环境出发,简单回顾了天线的发展以及相关理论,分析了用于探地雷达系统的天线的要求,并给出了几种用于探地雷达系统的宽带天线。3.蝶形天线是探地雷达系统中的常用天线,理想蝶形天线的阻抗主要受其展开角的影响。但是,用于探地雷达系统的蝶形天线由于贴近地面使用,其阻抗往往受到地下介质的影响,为实现天线与发射电路的阻抗匹配,消除地下介质对天线阻抗的影响,希望在探测环境变化时,通过改变天线的展开角以维持天线的阻抗基本不变。可是,常见的蝶形天线一旦天线做好其展开角就无法改变,为了实现天线展开角的改变,文章改变了天线的结构,提出了一种由线状天线构成的蝶形天线,同时采用了加载和屏蔽等多种措施对线状蝶形天线进行了改进,进一步改善了天线的性能。运用数值分析方法对上述结构的天线进行仿真,得出了一下几点有益的结论：(1)论文采用基于有限积分法的仿真工具CST对天线辐射场进行分析,结果表明,由于地下介质的影响,在H面内,天线辐射场的最大方向并不是天线的正下方,而是发生分裂并指向天线的两侧。随着地下媒质介电常数的增大,分裂的波瓣向天线正下方靠拢,耦合到地下的辐射能量得到增强。同时,由于地下介质是一种耗散介质,使电磁波的穿透深度减小,出现了滞后性。(2)天线接近地面时,由于地下媒质的作用,天线的输入阻抗将随探测环境的不同而发生起伏,进一步分析还发现,天线阻抗随频率的起伏变化减小,天线离地面越近,效果越显著。因此在使用探地雷达时,天线贴近地面使用,探测效果会更好。为克服天线输入阻抗随探测环境的变化对天线输入阻抗的影响,可通过改变线状蝶形天线的最大展开角维持天线的阻抗不变。(3)加载天线和未加载天线相比较,加载天线的性能优于未加载天线。加载有利于吸收天线上反射波,压制振铃效应,天线上的电流近似为行波分布。天线加载后受地下介质影响相对较小,其原因在于不论在有耗媒质半空间表面还是自由空间中,加载天线上的电流都呈行波分布,媒质对天线上电流分布的影响相对较小。(4)电阻加载有利于改进天线的性能,拓宽天线的工作带宽,但是会导致天线辐射效率的降低,为解决这个问题,在天线末端构造结构不连续点,使其成为天线的二次辐射源,有利于提高天线的辐射效率。(5)屏蔽措施能改善天线的辐射性能,屏蔽措施使天线辐射入地下的能量更多,天线的抗干扰能力明显得到增强,有利于增加雷达的探测深度和提高雷达的分辨率。4.作为探地雷达的一个重要组成部分,宽带高压脉冲源的设计和实现尤为重要,脉冲幅度的大小直接影响了天线的发射功率和雷达的探测深度。论文分析了几种窄脉冲发生电路的原理和特性,如由雪崩三极管构成的电路、阶跃二极管电路以及Max-bank电路等,为纳秒级高电压脉冲发生电路的设计与实现提供了必要的理论依据。通过比较这几种电路的仿真和实际测试结果,选定Max-bank电路作为探地雷达高压窄脉冲发生电路,并且得到了一些有用的结论。如：利用这两种器件设计的窄脉冲电路都具有重复频率高的特点；其中雪崩晶体管电路是基于雪崩击穿机制的脉冲电路,相位噪声较大。