实现高动态时的快速捕获是保证接收机高精度和实时性的一个关键性问题，GNSS接收机对扩频信号的捕获过程，是伪码相位和多普勒频偏的二维捕获过程。高动态扩频信号的载波多普勒频偏变化率较大，这为接收机实现在大多普勒频偏下的快速捕获增加了难度。并且接收机捕获过程得到的多普勒分辨率直接关系到后面跟踪环的跟踪速度，甚至于能否成功跟踪到信号。因此，本文旨在研究提高高动态下接收机捕获性能的算法及其FPGA实现。文中采用的基于PMF-FFT结构的捕获算法，能同时估算出伪码相位和载波多普勒频偏，减少了捕获时间。通过对FFT的输入数据进行加窗和补零，改善了扇贝损失并提高了多普勒频偏分辨率；对PMF的输入数据进行加窗，提高了多普勒频偏的识别范围。本文首先介绍了基于PMF-FFT结构的捕获算法，对通过补零和加窗减小扇贝损失的两种方法进行了分析，改进了窗结构，并对改进后的捕获算法进行了仿真验证，接着对算法改进前后的捕获性能进行了比较。此外，对基于PMF-FFT结构的可变步进量搜索方式进行了介绍，分析了PMF的参数对捕获性能的影响，并且采用自适应门限技术，提高了捕获性能。最后，基于算法的理论分析，对GNSS接收机的捕获模块进行FPGA实现，详细介绍了接收机各模块的设计方法。最后，对顶层模块进行了仿真验证。