由于现代电子技术的飞跃发展,加速了空间电磁环境的复杂化,对复杂的电磁干扰信号的实时测试分析必不可少。宽带高速采集系统是时域电磁干扰接收机的核心部分,其采样率和采集精度指标决定了磁干扰接收机对具有瞬态宽带大动态范围特性的电磁干扰信号的捕获能力,并且为了实现采集数据的实时分析,需要满足高速高吞吐量数据的快速稳定传输。基于PXIe的高速高精度数据采集单元可以满足对复杂信号的有效捕获及实时分析,并且拥有模块化仪器的灵活性和可扩展性,具有深刻的研究意义。本论文研究的基于PXIe的高速高精度数据采集单元来源于国家重大仪器专项项目,采用双槽标准3U板卡结构,将模拟信号调理部分与数字信号处理部分进行有效分割并设计,实现对宽带信号的接收、采集以及处理。本论文主要研究了以下几个部分的内容,包括:1、介绍了采集模块的整体设计方案,包括模拟信号的调理、采集以及处理,并且通过高速串行总线实现数据的稳定低延时传输,提出了整机双槽3U板卡结构设计方案。2、通过对模拟通道的指标分析,完成了模拟通道中垂直幅度调理部分以及触发信号产生部分的具体电路级实现分析。其中模拟通道部分对输入功分模块和后级幅度调理中包含的固定衰减、固定增益及可变增益等多种幅度调节功能进行了具体的分析及实现介绍。3、研究高速高分辨率信号采集与处理模块的设计,通过指标分析完成关键器件的选型以及硬件电路的具体设计和分析,并且介绍了包括数字滤波器在内的多种基于FPGA的数字信号处理实现方式,完成对调理后信号的采集、处理、存储以及整机模块的控制。4、介绍多路高速高精度大动态范围采集架构的设计,基于理论分析与仿真,分析论证了该采集架构对系统动态范围以及信噪比参数的提升意义,并根据仿真结果完成本模块中采集架构的分析与具体实现介绍。通过对上述内容的研究和设计,完成了基于PXIe的具有300MHz实时信号带宽、1GSPS采样率和14bit采样精度的采集单元设计,可以实现-77dBm~13dBm共90dB信号动态范围的捕获和识别。