三维勘探能够克服体积效应,是电磁法勘探的发展趋势。谱激电能够压制或消除电磁耦合感应、评价激电异常源的性质,是很有前途的一种勘探方法。因此研究适用于三维谱激电的轻便式、低功耗、可更新的观测系统具有重要意义。现场可编程门阵列(FPGA)具有丰富的逻辑资源和可编程特性,适合于复杂的数字系统,可在不改变硬件的条件下更新系统功能,具有低功耗、设计灵活的特点,在电磁法仪器中有广阔的应用前景。基于以上原因,本文设计了适用于三维谱激电的一种基于FPGA的同步波形控制信号产生电路和一种基于FPGA多通道扩展的数据采集系统设计方案。同步波形控制信号产生电路基于内部RAM生成ROM作为波形数据存储空间,提高硬件电路集成度,便于扩展波形；采用GPS模块输出时钟作为FPGA内部数字电路时钟源,合成高准确度和高稳定度的波形频率；设计了同步模块,使输出波形控制信号与PPS同步输出,便于在三维谱激电中开展绝对相位测量；设计了死区时间模块,可选死区时间范围大,有利于避开逆变器的关断时间,提高发送机的安全和可靠性。基于FPGA多通道扩展的数据采集系统设计主要给出了通道扩展设计方案,设计了用于多通道扩展的FPGA内部电路的高速串口数据传输模块,可根据需要传输1-6路的数据,实现动态扩展通道数量。论文首先简要介绍了三维谱激电技术和国内外发送机的现状与存在问题,介绍了FPGA的发展与应用现状及在国内电磁法仪器中的应用现状。然后提出了基于FPGA的发送机设计方案,并详细介绍了基于FPGA发送机同步波形控制信号产生电路的设计与实现,接着给出了基于FPGA多通道扩展的数据采集系统的设计方案,介绍了基于FPGA多通道扩展设计中FPGA内部电路的设计。最后对所做工作进行了总结,并提出进一步的研究和改进建议。