随着无线电探测技术的不断发展,雷达作为无线电技术的应用,因具有远距离探测目标信息的独特优势,在军事和民用上的应用越来越广泛。武汉大学无线电海洋遥感实验室自主研发了船载S波段雷达系统,目前该系统在几次船载测浪实验中取到了优秀的实验结果。为实现更卓越的性能和更高集成度的雷达硬件系统,作者对已有的船载S波段雷达硬件系统进行分析,将雷达硬件系统中的数字电路进行集成,同时对硬件电路模块进行重新优化设计,顺应软件无线电的发展趋势,在FPGA内设计数字下变频算法,最终实现了一款基于FPGA与DSP的单板雷达主板设计。主板兼具控制与数据采集功能,控制功能为通过时序控制信号控制雷达硬件系统的正常工作;数据采集功能为主板对射频接收前端产生的中频回波信号进行正确的信号采集。雷达主板可适配于船载S波段雷达系统中,同时具有更高的集成度和更优的性能。本文首先介绍了雷达主板的概念及其功能特点,依据其功能特点对其电路模块进行初步划分。其次对雷达主板和其中的关键芯片的国内外研究现状进行详细的介绍和对比。之后详细介绍了雷达主板中的信号处理算法和FPGA设计难点和其解决方案,根据上述分析并依据原理对雷达主板进行设计。硬件设计包括芯片选型和芯片周围电路,最终给出了PCB电路设计图。软件设计包括DSP和FPGA的程序流程和模块设计。完成设计后采用Modelsim和Matlab对FPGA内的各模块进行功能仿真验证FPGA各模块算法设计正确。功能仿真验证各模块算法设计正确后,通过编译软件对程序进行综合和布局布线后,将程序固化至设计好的雷达主板硬件电路板中,搭建闭环测试环境,通过Chipscope对FPGA模块输出信号进行采集和读取。测试结果显示,基带信号输出频率与设定值相同,频谱无其他杂散,输出信号信噪比较高。最后对雷达主板进行性能测试,包括灵敏度测试、输入信号功率范围测试和闭环测试。从测试结果可以看出,雷达主板灵敏度较高,输入功率范围较广,距离多普勒谱信噪比较高,因此本文设计的雷达主板具有较好的集成度与环境适应性,性能优良。