闪电的发生主要来源于积雨云中的电荷积累,当积雨云积累了一定量的电荷后,与地面形成了足够击穿大气的电场,发生放电。这种长距离的放电产生强大的电流,同时还会伴随强烈的电磁辐射,这些电磁场是以高速变化的形式存在于大气中。随着观测手段的丰富,利用这些电场的记录测量可以有效用于雷电的物理机制的研究。使用多个站点的同步观测数据,结合精确的授时系统可以对闪电通道进行定位。传统的闪电电场测量设备将传感部分和采集部分分离,通过电缆传输模拟量至采集终端,抗干扰性差,利用电脑和采集卡的时间作为参考,精度低,次测量需要多个设备同时支持,增加了测量成本和难度。针对这些问题,论文设计了一种采用板卡式结构的新型闪电电场测量系统。板卡集成了信号调理电路,ADC采集电路,FPGA控制与USB传输电路。将该板卡结构置于天线内部,实现了电场的感知和采集的高度集成,采集信号以数字量传输具有很强的抗干扰性,将GPS授时和FPGA计数结合记录闪电的精确时间,通过FPGA内部程序控制,可以实现多种触发方式,能够对电场脉冲进行捕捉。通过实验室实测结果表明,该系统可以有效测量频率高达5MHz的大气电场的快速变化过程,采集速度最大可达20MB/s,该系统将捕获更加精细和准确的闪电电场数据,为闪电发生的过程和机制研究提供仪器保障。