几十年来,探地雷达(Ground-penetrating Radar,简称GPR)的发展和理论成果已相对比较成熟,依靠探地雷达探测的高效性和对目标对象的无破坏性探测等特点,已经使得探地雷达在许多领域得到广泛运用。本文中分析了解到目前大多数探地雷达存在着探测分辨率较低或者不能将分辨率和探测深度兼顾的缺陷,所以拟把相控阵天线的优势发挥运用到探地雷达系统中,利用相控阵天线形成有向波束的能力和抗干扰强等特点,设计一款无载波脉冲体制的新型探地雷达天线系统。文中针对“相控阵探地雷达天线系统设计”课题,对探地雷达的历史背景、研究现状以及课题研究的意义进行了简单描述。接着详细介绍了探地雷达的工作原理,同时对雷达系统的性能指标进行阐明之后,重点讲述了雷达天线系统的设计部分。文章先后比较了目前几种商业探地雷达天线的性能和技术指标,给出了相控阵天线在对地探测时,能够实现近场波束扫描的论证,从而设计出4×4的相控阵天线来实现雷达系统的收发信号。天线的理论设计完成后,又运用HFSS仿真软件,对设计的天线进行建模、仿真运算,得出了天线阵的回波损耗(工作频率在1.56GHz时,S11参数的值为-14.68dB)、方向图和输入阻抗值,仿真结果显示,本文设计的相控阵天线适合地下探测使用。最后介绍了探地雷达天线的数值模拟,总结了数值模拟常用的三种方法,并对每种方法进行阐明,分别进行了实例分析和仿真,为探地雷达系统的数据分析提供了有力的理论基础和依据。