探地雷达是一种探测精度高、操作方便快捷且探测效率高的浅层地表探测方法。为了解决单频率天线探测范围有限以及单通道探测时效率较低的问题,本文研究了多频率脉冲探地雷达的结构,提出了一种多通道探测的控制策略,确定了工作流程并对多频率探地雷达的主控制系统进行了硬件和软件的设计验证。采用了等效采样技术处理高频率和大动态范围的雷达回波信号,进而确定了由上位机、主控制系统和天线系统组成的多频率探地雷达的结构。设计了探地雷达的工作流程并提出了一种多通道探测的控制策略,将通道之间的工作时间间隔由传统的10us缩短到1us,大大提高了工作效率。主控制系统接收PC端控制软件的控制命令,产生发射触发脉冲和接收触发脉冲,触发发射天线向地下辐射电磁波并触发接收天线接收雷达回波。根据主控制系统的功能将其划分为延时模块和数据采集模块,延时模块中进行了三种不同中心频率的等效采样延时电路的设计,数据采集模块中进行了多通道采样电路、数据存储电路以及通讯接口电路的设计。设计了上位机和主控制系统之间的数据通信协议,基于有限状态机实现了探地雷达的工作流程,并根据工作流程完成了主控制系统的软件设计。通过模块测试和系统集成对主控制系统的硬件和软件进行了调试,达到了预期的设计效果。