随着我国城市化进程的加快,地上空间资源日益紧张,合理的开发地下空间有利于城市的进一步建设。在市政基础设施建设过程中,由于地下结构的复杂性和隐蔽性,开发施工过程中事故频发,尤其因位置信息不准确导致地下浅层管线断裂、管道泄露等危险情况。因此,利用物探技术提前进行探测,了解地下管线分布具有重要意义。探地雷达具有探测分辨率高、探测效率高、无损探测等优势,在交通设施质量检测、地质灾害预防、浅层地下管线探测等方面应用广泛。天线作为整个雷达系统的关键部分,其工作性能直接影响雷达系统的探测结果。传统商用雷达天线存在工作带宽窄、分辨率差等问题,在探测过程中需要频繁更换天线,影响探测效率。本文面向城市地下浅层管线的探测需求,对实现天线超宽带和高增益的关键技术展开研究,设计了一种改进型折叠式探地雷达超宽带天线,通过测试实验验证了天线的工作性能以及搭建系统的可行性。论文主要内容如下:（1）首先对探地雷达探测方法进行了介绍,阐释了探地雷达系统的工作原理、关键性能指标及探测方式。分析了天线中心频率以及天线间距等因素对雷达探测效果产生的影响。基于探地雷达天线基本理论,总结了影响天线性能的各项参数,为天线的设计方案提供了依据。（2）基于蝶形天线的设计理论,通过结构加载和电阻加载相结合的复合加载技术对蝶形天线进行改进设计。通过截臂、开槽、折叠等结构加载方式有效提高了天线低频段工作带宽并实现天线的小型化,对天线末端进行电阻加载减小了信号的拖尾程度,设计并装置V型反射背腔提高天线方向性增益和抗干扰能力。改进后的天线阻抗带宽为75MHz～720MHz,相对带宽达到162%,频带内辐射主瓣突出,辐射特性优越。天线尺寸为480mm×225mm×170mm,能够满足面向地下浅层管线探测的探地雷达系统需求。（3）对地下浅层管线进行了数值模拟仿真,将所设计天线的基本参数带入正演模拟中,通过gpr Max3.0对地下浅层管线模型分别进行了单目标介质和多目标介质的二维正演数值模拟,仿真结果验证了天线在实际探测场景中的可行性。对二维正演模拟数据进行了直达波去除和弱信号增益调节处理,并利用希尔伯特变换实现了探地雷达信号瞬时振幅、瞬时相位和瞬时频率的提取,进而对异常信号进行多角度分析,准确判断管线埋深和管径等信息。最后,对改进型折叠式超宽带蝶形天线进行了加工制作,使用本文搭建的探地雷达系统进行了室内对空实验和模拟地下管线分布的沙槽实验。实验结果表明,该系统能够对城市地下空间浅层管线进行探测,验证了探地雷达系统的有效性和天线的优越性能。