在雷达、声纳及通信等很多领域中，时间延迟是表征信号的重要参量，准确、迅速地估计接收器所接收到的同源信号之间的时间延迟，对距离、速度等相关参量的确定具有十分重要的意义。随着时延估计在很多领域的广泛应用，时延估计方法需要更多的考虑各种实际因素，对该技术的研究也呈现出多样性。一般而言，时延估计的精度要求越高，对算法复杂度的需求就越高，因此在对大范围时变时延进行精确估计时，就对算法的高效性提出了挑战。论文结合自适应算法理论和非整周期延时滤波理论，提出一种针对大范围时变时延的自适应时延估计方法，仿真及实现结果表明采用该方法可在使用资源较低的情况下，获得较快的收敛速度以及几十皮秒的估计精度。论文的主要工作如下：1.研究了自适应算法和非整周期延时滤波的相关理论，结合最小均方误差自适应算法和Farrow小数延时滤波器结构，提出了一种针对大范围时变时延的估计方法，给出了Farrow滤波器和自适应迭代算法中相应参数的公式推导，仿真验证了算法的有效性；2.基于FPGA设计实现所提方法，给出总体设计及各模块的详细设计，Modelsim仿真验证设计的正确性。