本文的主要工作是开发冲击脉冲探地雷达(Impulsive Ground Penetrating Radar, Impulsive GPR)的三维仿真分析工具,并优化设计实际雷达的天线。为了认识探地雷达的探测性能,有必要用数值模拟的方法来研究各种地质条件下雷达信号的反应。本文基于电磁波的基本理论,建立了探地雷达的时域有限差分法(Finite-Difference Time-Domain, FDTD)模型,提出了适合雷达系统性能仿真的行波天线等效模型,并将其推广到了接收模式下。开发了嵌入该模型的瞬态电磁散射仿真工具,并将其应用于雷达A扫和B扫正演合成仿真,考察了方位分辨率,天线近地效应、天线极化方式、脉冲宽度、土壤性质、噪声等几方面对雷达性能和成像效果的影响。本文还对采用单发双收天线的雷达系统进行了评估。天线的性能直接影响了雷达的探测性能,本文应用时域有限差分法和遗传算法相结合,优化了适合于雷达的电阻加载领结天线。本文的主要贡献和创新点可以归纳为以下几个方面:(1)提出了适合探地雷达系统性能仿真的理想行波天线模型,能兼顾模型的合理性与计算量的问题;(2)推导了将行波天线作为接收时的接收电压时域表达式;(3)开发了三维埋地目标时域电磁响应模拟分析工具,并对雷达系统性能进行仿真,考察了分辨率,天线近地效应、天线极化方向、脉冲宽度、噪声等几方面对雷达性能和成像效果的影响;(4)对一种提取目标散射信号的方法进行了评估;(5)用遗传算法结合时域有限差分法优化设计了高保真的电阻加载领结天线。