近年来,小型无人机凭借体积小、控制灵活,适应能力强的优点,在军事打击、灾难救援等领域的应用越来越普遍。然而,无人机通信频谱环境复杂、干扰因素多,数据链系统对于设备尺寸、通信抗干扰能力、频谱利用率及方案复用的要求越来越高。为满足无人机数据链小型化、灵活配置通信功能的需求,本文将软件无线电（SDR）与多输入多输出（MIMO）技术相结合,设计了收发系统,并在高集成度硬件平台上验证了系统数据链路通信能力。本文主要研究内容如下:总结了软件无线电的基础理论、组成结构以及关键技术,针对硬件平台、数字处理算法以及无人机数据链的国内外研究进行调研,分析了软件无线电和MIMO技术在数据链系统中的优势。根据应用背景对射频收发器性能,数字信号处理芯片资源的要求,对比了主流软件无线电硬件平台在功耗、尺寸、射频性能上的差异,选择ADI公司软件无线电芯片AD9361、Xilinx ZYNQ-7000系列SOC芯片作为平台核心芯片。分析射频、数字电路接口、存储等需求,评估电源功耗和时钟资源分布,实现了包括DDR3数据存储、千兆以太网数据传输、多片AD9361射频功能的硬件平台。通过ZYNQ SOC搭建数据传输系统。在ARM处理器系统上,设计AD9361的驱动程序,实现了对多片AD9361通信功能的软件控制;在可编程逻辑部分,完成了串口通信、编解码、数字频率合成、成型滤波等基带数字信号处理模块的设计,并配置了AD9361和ZYNQ PS-PL之间的数字接口逻辑,通过加载DPSK调制解调技术的方式验证系统的通信数据链路。依托本文设计硬件平台,完成了系统存储、接口传输,多通道发射、接收的功能验证,并测试了电源性能、宽频段范围内的多频点发射信号频谱。实现了MIMO系统发射、接收端多个通道独立工作于不同频点,上位机发送数据帧验证系统调制解调功能,以3.2 kbps数据量回环传输的过程没有丢帧,完成了基于软件无线电的小型化MIMO系统的数据链路测试分析。