论文围绕时域超宽带天线在石油钻孔雷达系统中的应用,讨论了四方面的内容：电磁脉冲在钻孔中的传输特性研究；钻孔雷达收发天线设计；发射天线和脉冲源之间的宽带匹配研究；时域天线的实验测试以及成像结果的分析与研究。电磁波在钻孔中的传输特性研究方面,主要包括以下两个内容：首先论述了影响电磁波传输的因素,特别是介质的相对介电常数、电导率、频率等对雷达波探测距离的影响；其次,分析讨论了HE11波等其他模式电磁波的产生原因及其对雷达成像的影响。石油钻孔收发天线的研究,主要完成了五部分的工作：首先,针对石油钻孔课题的主要技术指标,提出了时域收发天线的设计方案；其次,设计了一种电阻加载的偶极子全向发射天线,并结合电磁仿真软件CST、ADS仿真并分析了天线的关键参数对其性能的影响；再次,设计了铁氧体定向接收天线,铁氧体天线的中心频率在100MHz,天线的幅度前后比为2.5：1,H面方向图为±60°,馈电脉冲为峰峰值脉宽为3ns的双极脉冲,天线的加工尺寸为48×54×440mm；第四,为了使雷达系统小型化,同时增加雷达的分辨率,设计了一款结构紧凑的集总参数加载的新型椭圆共形的单极子定向天线,天线的直径为68mm,高为185mm,天线的馈电脉冲为1.5ns的双极脉冲,幅度前后比达到5：1,H面方向图为±90°,并对所设计收发天线进行了加工与实验测试,测试结果与仿真结果吻合良好；最后,对收发天线进行联合仿真,分析钻孔环境对反射波的影响以及目标物的RCS成像特性。宽带匹配研究方面,主要完成了两方面的工作：第一,实验验证了反射波的来源；第二,提出了并联电阻的匹配方法,并给出了外场实验测试结果。时域天线的实验测试以及成像结果的分析与研究,主要完成了三方面的工作首先,提出了一种全新的定向钻孔雷达系统方案；其次,在模拟井中测试雷达系统的性能,包括时域天线的定向性以及对岩壁的单孔雷达成像；最后,在真实的石油钻孔中进行了项目的验收实验测试,给出测试结果,并与当前成熟的测井技术作对比。