高空气象探测是通过探测地球大气的温度、湿度和气压等要素的垂直分布情况来了解和预报天气情况，这与人们日常生活有着密切联系。无线电探空仪因其探测数据实时、高效，已成为高空气象探测中最常用的探测工具。探空仪作为一个便携式的自供电设备随气球升空，不再回收。这种工作模式就要求它体积小、重量轻、可靠性高、成本低。本文根据实际应用的需要，设计了一种新型的数字探空仪发射系统。该发射系统兼具信号生成，放大，调制，发射和接收等功能，是一个多功能的系统。该发射系统主要由三种振荡器构成，包括副载波振荡器，淬频（周期性关闭）振荡器和载波振荡器。副载波振荡器产生32.7KHZ的副载波信号，气象信息调制被在副载波信号上。淬频振荡器产生800KHZ的淬频信号，淬频信号控制载波振荡器使之工作在超再生状态。处于超再生工作状态的载波振荡器既可以发射调制脉冲信号，又可以接收地面雷达询问信号，并产生应答“鼓包”和“缺口”，以便地面雷达测距。测试数据表明该数字探空仪发射系统，在12V供电电压下输出1.675GHz载波信号功率达19dBm以上，载波频率的稳定范围在10MHz以内，频率稳定度<0.6%;800KHz淬频信号和32.7KHZ副载波信号均已调制在载波信号上。此外，根据探空仪实际工作特点，本文分析了探空仪天线适合的辐射方向图形状，并据此仿真设计与分析了三种探空仪天线：线状阵子天线、线极化微带矩形贴片天线和圆极化微带矩形贴片天线。研究结果表明，采用圆极化微带天线不仅可有效解决目前探空仪使用的线状阵子天线端射方向辐射盲区的问题，而且其“馒头状”的辐射方向图，使得天线的能量能有效集中在对地辐射范围内，相比于当前探空仪使用的线状阵子天线，大大提高了探空仪的能量利用率。