探地雷达（GPR,Ground Penetrating Rada）作为一类地球物理探测设备,可以对地表掩埋物空间位置进行精准定位,具有探测精度高、无损、高效以及地形适应能力强等特点,因此在军事、工程、考古等应用领域扮演着十分重要的角色,其无损、精度高的优点十分适合应用于低金属含量的地雷探测工作中。本文首先明确选题背景和研究意义,介绍了探地雷达发展历史和国内外研究现状,说明了主要研究内容以及具体结构安排,系统性介绍了探地雷达技术中的基本原理,包含脉冲功率技术和脉冲感应原理,分析了探地雷达设备的参数和技术特点,根据探地雷达典型结构和设计需求给出了系统的整体结构,重点研究了探地雷达系统中双极性脉冲信号源和数据采集、缓存、处理模块的设计实现,最后使用示波器和任意波形发生器对设计的电路模块进行测试和验证。针对探地雷达中双极性脉冲信号源,电路方案基于经典MARX发生器设计,MARX发生器基本原理为电容器“并联充电,串联放电”,适用于输出单极性脉冲场景。本文信号源方案在经典电路基础上进行改型设计,将单极性输出升级为双极性输出,具体电路改型内容为:1、选择开关特性更好、耐压能力更强的功率场效应管作为电路开关器件;2、在电路中添加1:1同相绕制的纳米晶磁芯变压器作为隔离器件,利用感应隔离原理赋予电路双极性输出能力;3、电路结构采用模块化设计,每一级模块包含一个变压器、一组电容和两个开关器件,可根据需求灵活增减。电路工作时通过逻辑器件配合栅极驱动电路控制不同功率场效应管的导通与截止来切换电路工作状态,以输出不同极性的脉冲信号。双极性脉冲源电路设计结构简洁、配置灵活,可输出幅值高、脉宽窄以及上升时间短的双极性脉冲信号。针对数据采集、缓存、处理的设计,提出了STM32+FPGA+ADC的电路结构设计方案。STM32有较好的数据处理能力且外设接口丰富,适合于数据处理和扩展外设。FPGA的并行特性比STM32操作效率高,适合于缓存数据和对ADC器件的逻辑控制。设计内容主要包含:1、FPGA对ADC的SPI逻辑控制,控制采样启停和提供采样时钟;2、STM32与FPGA之间的数据接口FSMC,用于两器件之间的通信和缓存数据传输,通过FSMC将缓存在FIFO中的数据送至STM32中计算处理,数据处理由软件算法完成。完成理论设计后,使用Altium Designer软件绘制PCB、Quartus软件设计硬件电路逻辑。