高速采集系统在雷达定位、天气、地震预警、航天、通信等领域都有着非常广泛的应用。在许多场景下,要求高速同步采样系统能够准确、快速地对现场高频模拟信号进行采集、分析和判断。针对高速同步采样系统中高频信号的采样、高速数据实时处理等问题,本文设计了一款以FPGA作为主控制器的高速同步采样系统,在研究和工程中都有一定的意义。本文以ADC+FPGA+高速接口设计了一种高速同步采样系统。首先,设计了数字下变频模块,将ADC采集的高频窄带信号同时转换为多个通道的低频基带信号,且各通道子带中心频率和数据抽取率均可调整,保证了系统处理的实时性,提高了系统灵活性和可扩展性,同时相比于现有下变频方案需要的滤波器资源更少;其次,针对下变频后的数据设计了数据处理模块,主要包括积分时间可调的FFT频谱分析、零延时自相关和零延时互相关,本文设计的FFT模块兼顾了灵活性、精度以及实现复杂度,与现有大点数可调FFT方案相比,本文设计的FFT模块在满足精度要求的情况下实现更加简单。本文设计的高速同步采样系统进行了测试仿真,结果表明,系统各模块均达到了设计指标,验证了系统设计方案的合理性和正确性。