随着高性能信号处理系统对处理能力和传输带宽的需求不断提升,高集成低功耗的架构特点已经成为下一代高性能处理平台的主要发展趋势。在雷达信号处理领域,由于FPGA具有优于大多数处理器的功耗比,基于FPGA的高性能信号处理系统的架构对于提升整机处理性能以及单位体积、功耗下的处理能力意义重大。在实际的系统设计中,多片处理器往往以高度集成的形式来实现处理密度的提升,然而基于FPGA的处理系统的高密度集成有两个关键技术亟需突破。本文针对这两个关键技术难点提出优化解决方案,并完成新一代高性能信号处理平台的设计与实现,细节如下:首先,在高速DDR4并行总线设计中,文中针对蛇形线模型提出一种基于S参数的时延算法来量化绕线时延和蛇形线高、线间距以及信号频率三者之间的关系。结果表明,在一定的门限内,蛇形绕线时延和蛇形线高、平行绕线间距以及信号频率强相关,并呈现一定的函数关系;而超过一定门限后,蛇形绕线时延与三者关系不大。此结论为电路工程师提供了一套完善有效的蛇形绕线设计准则,可有效解决高速蛇形线信号等长不同步问题。另外,文中针对高速高复杂度PCB上的一驱多负载集成设计,对现有常规菊花链拓扑进行分析、优化,提出了一种将PCB考虑为三维空间结构的新型三维菊花链拓扑,并通过建模仿真验证了新型三维菊花链拓扑可有效减弱多负载分支线和过孔的非理想效应,大幅增加了接收端噪声裕量,为更高速、更高复杂度PCB上的芯片互连设计提供了有效手段。其次,在高功率密度电源分配网络(Power Distribution Network,PDN)优化设计中,基于频域目标阻抗法,构建常用电容库模型,提出一种低高低分频段PDN优化法,在利用电容去耦时采用从低频至高频,再至低频的去耦思路,完成PDN去耦电容网络的精简和优化,降低设计难度和成本。最后,设计一套基于altera Arria-10系列FPGA的高性能信号处理平台,并通过仿真测试完成新一代处理平台性能的验证,高速缓存DDR4读写速率达到2133Mbps,实测带宽达到12.75GB/s(理想带宽的76%),实现了新一代信号处理平台更高速率和更高密度的性能提升。