电磁随钻测量（Electromagnetic Measurement with Drilling,EM-MWD）系统是解决空气、泡沫和雾化等钻井信息传输的重要技术手段,是钻井信息化、智能化的重要技术支撑。井下电磁发射机是其核心子系统,它能够将传感器的测量数据以极低频电磁波作为载波信号通过地层和钻杆传输至地面。然而,这种信息传输方式受地层电导率、钻杆电导率、发射源的激励方式、激励信号频率和数字调制方式等因素影响严重。此外,在井下高温、高压和强振动的环境下,电磁发射机的低功耗、可靠性和稳定性仍然是制约EMMWD系统发展的关键因素。因此,开展井下电磁发射机的核心技术研究具有重要的理论与现实意义。本文首先分析地层电导率、钻杆电导率、激励信号频率和绝缘短节尺寸等因素对电磁发射机输出信号在井下传播过程中产生的影响;建立了电磁波信号在地层信道中的近似等效传输线模型;推导出井下电磁发射机输出信号传输衰减的理论公式,并利用COMSOL Multiphysics软件对该模型进行了验证,为井下电磁发射机的设计提供理论基础。其次,综合考虑井下电磁发射机负载阻抗复杂多变、工作环境恶劣及工作时间有限等特点,构建了基于TMS320F2812的井下电磁发射机的硬件平台,主要包括最小系统设计、功率放大及驱动模块设计、通信模块设计和调理电路设计。设计了井下电磁发射机拓扑结构,提出了一种基于负载电压反馈环和电容电流环的双闭环实时反馈控制方案,优化电磁发射机输出动态特性和连续工作时间。最后,基于MATLAB/Simulink软件对电磁发射机功率模块的工作状态、控制系统的SPWM调制过程、双闭环控制策略等部分进行建模仿真,通过发射机输出波形的频谱分析、输出信号的频率变化、负载动态测试对理论分析进行验证。仿真及实验结果表明:（1）低频激励信号衰减系数小,趋肤深度大,在地层中的穿透能力强;（2）低电导率地层、高电导率钻杆和大尺寸绝缘短节更有利于井下电磁波的传输;（3）双闭环实时反馈控制能够降低电磁发射机的输出谐波失真,保证系统具有足够的相位裕度,优化了系统的工作稳定性和动态特性。