时域雷达是超宽带雷达的一种,发射和接收的都是时域脉冲信号。相比于现在更常用的以正弦连续波作为载波的频域雷达,时域雷达因其发射信号窄脉冲和宽频带的特性而拥有着兼具距离分辨率高,探测距离远以及抗干扰和反隐身能力强的独特优势,因而在空间定位、目标探测、医学监测、无损检测,穿墙成像,探地成像等方面有广阔的应用前景。时域雷达接收机的作用是将模拟的时域脉冲信号采样转化为便于处理的数字信号,决定着时域雷达系统的探测距离和分辨率,是雷达系统设计中的重点和难点,研究适合时域雷达接收机的采样方法和实用电路对时域雷达性能和适用性的提升有重要意义。本文首先从时域雷达接收机的理论问题出发,分析了高斯脉冲信号等常见的时域信号,得到了时域脉冲持续时间与其频谱分布的对应关系,这是时域雷达接收机指标的设计依据。然后推导了周期带限信号的等效采样原理,据此可以实现在采样频率远低于信号频谱分量最高频率情况下的信号重建,这是时域雷达接收机的设计理论依据。接着分析了实际电路应用中时域雷达接收机基本结构及采样方式,提出了综合等效采样中随机采样和顺序采样优势的采样方式,在保证采样精度和准确度的同时使得采样范围和分辨率可以灵活调整。本文完整地设计了时域雷达接收机的系统电路,主要介绍了高速采样保持电路,时间延迟产生电路和时间间隔测量电路这三个部分的设计。高速采样保持电路由肖特基二极管四管平衡桥,对称窄脉冲产生电路和电压保持与清零电路构成,设计的高速采样保持电路时间分辨率可以达到100ps,工作重复频率可以达到20KHz。时间延迟产生电路由快慢斜波发生器和高速比较器构成,设计的时间延迟产生电路输出信号上升沿的时间延迟范围为0.5us至2us。时间间隔测量电路采用了时间幅度转换法,使时间长度信息控制恒流源对电容充电而转化为电压幅度信息,设计的时间间隔测量电路在100ns-2us的时间测量范围内具有很好的时间电压转换线性度。本文使用了基于微处理器STM32H743的嵌入式系统来实现时钟同步,时序控制,通信传输和模数转换等功能,最终完成了基于等效采样方法的时域雷达接收机设计。测试结果显示设计的接收机可以较为准确地采集输入时域信号的幅度和时间信息并利用等效采样方法实现时域窄脉冲波形的重构。