时域测井成像雷达天线已经应用在越来越多的探地工程中,因其具有较高的分辨率,雷达能够在很复杂的地质环境中工作并且探测范围更广,所以人们将越来越多的精力投入到时域测井成像雷达天线上。本文综合项目的实际需要以及时域测井成像雷达天线的设计要求,分别设计了偶极子全向发射天线、铁氧体定向接收天线以及圆柱共形单极子定向接收天线。本文首先描述了时域测井成像雷达研究的选题背景和意义、时域测井成像雷达的发展历史和国内外的研究现状,介绍了几种雷达天线的探测方法。然后简要介绍了时域测井雷达的技术原理和一些电磁基本理论例如电磁场基本方程、电磁波的传输特性以及时域天线各项特性参数,阐述了天线的几种基本分析方法,其次介绍了时域天线设计的基本原则以及天线常见的加载方式。最后设计了三款收发天线,具体如下:设计了一款电阻加载的双锥改进型偶极子全向发射天线,与传统圆柱形偶极子天线不同,本设计采用贴片天线的形式,以Wu-King加载方式对天线进行电阻加载,天线尺寸为160mm×56mm×4mm,介质板材料为FR4,并且利用CST2018,在此款软件中对偶极子天线完成仿真以及优化,得出各项参数的变化对全向偶极子发射天线性能的影响,最后对全向发射偶极子天线进行了加工测试,天线实物测试结果与仿真结果相差不大;其次,设计了铁氧体定向接收天线,以偶极子天线为原型在金属背腔中加载铁氧体材料实现定向性,分析了天线在不同环境下的辐射性能,在CST仿真软件中对它进行了分析优化,展宽了定向接收天线的带宽,让定向接收天线的辐射效率大大提高,同时降低了天线时域波形的拖尾震荡;最后,为了天线结构能与钻孔共形并实现雷达系统的小型化,设计了一款圆柱状扇形单极子定向接收天线,天线结构紧凑并采用集总方式进行电阻电容加载,直径40mm,高26mm,扇形单极子有介质FR4包裹,天线馈入的信号为峰峰值300ps的一阶高斯脉冲,在0.5GHz-2GHz频带内,S11小于-10,天线时域波形前后比大于5:1,说明天线的定向性很好,工作带宽得以低频拓展,在仿真优化设计完成后对天线进行了加工测试,天线实物测试结果与仿真结果差别不大,符合雷达接收天线设计要求。