采用全向天线发射、定向天线阵列接收的钻孔测井雷达收发天线系统设计方案,论证、设计、研制并实验测试了该天线系统的关键参数。较为系统介绍了描述时域天线的特征参数,依据项目研究技术指标,采用时域电磁学理论,系统论证并给出了收发天线的关键参数；依据等间距加载电阻的方法,采用CST电磁仿真软件,优化设计并研制了可辐射峰-峰值脉宽3ns、峰值电压1kV的准一阶高斯脉冲波形的全向辐射天线,辐射电磁脉冲波形为准二阶高斯脉冲波形,其峰值与拖尾信号幅值之比>10：1,拖尾信号持续时间<10ns,辐射电磁脉冲波束H面为全向辐射。考虑到铁氧体材料的吸波特性及其与钻孔石灰岩环境介质的匹配,选用基于RH2100铁氧体衬底材料的等间距电阻加载偶极子天线方案,采用CST电磁仿真软件优化设计并研制了1×3的定向接收天线单元及阵列。在全向天线辐射、定向单元天线接收条件下,接收电磁脉冲信号为准二阶高斯脉冲波形,接收信号峰值与拖尾信号峰值比>10：1,拖尾信号持续时间<10ns,定向接收天线幅值前后比为2.9：1,H面半功率时域方向图±60°。采用接收单元天线间中心间距120cm的等间距直线布阵方法,仿真计算结果表明在接收天线工作频带内天线间耦合<40dB。测试了全向发射与定向接收天线关键参数,在实验误差范围内,仿真计算结果与实验测试结果符合。考虑石油钻孔中HE11波沿钻孔附近介质及雷达系统内金属线周围空间传输会严重影响雷达系统成像质量,采用CST电磁仿真软件,对HE11波的传输条件、衰减特性作了较为系统的仿真计算,为雷达系统整体结构设计提供了参考数据。针对天线优化设计及HE11波传输特性的优化计算结果,在模拟单井及双井条件下,测试了全向接收天线、单元定向接收天线以及1×3定向接收天线阵列的时域电磁脉冲波形参数,实验结果表明：测试结果与仿真结果符合,但是由于在钻孔中周围的石灰石有断层,测试波形有些杂乱。