大功率毫米波回旋行波管由于其输出功率大、工作带宽宽、效率高等优点,因此其能够在军事、航空、国防等重要领域发挥重要作用,而要使得回旋行波管正常需要大功率高压电源系统为其进行稳定的供能,因此必须确保大功率高压电源系统工作的稳定性。但因为行波管在工作时可能由于真空度异常而产生打火现象,从而对大功率高压电源系统造成损害,进而影响整个行波管的工作,并且由于大功率高压电源系统其内部关键信号的正常产生与否是确保整个行波管能稳定工作的前提,因此对于测试人员来说则必须对打火信号以及电源内部关键信号进行实时的采集与监测,通过观察信号的特征判断电源是否处于正常工作状态,进而及时采取相应的措施。本文则据此需求,针对现有大功率高压电源系统的工业控制器PLC在数据采集与信号处理功能上的不足,设计了一套基于FPGA的大功率高压电源数据采集与信号处理系统,用以实现对电源系统中关键信号与回旋行波管打火信号的采集与处理。本文对系统应满足的性能指标进行分析,并对实现该系统所需要的关键芯片进行了选型,然后提出了整体的设计思路与框架。整个系统基于Verilog硬件编程语言进行开发,采用自顶而下的思路进行数字系统的设计,并搭配MATLAB进行数据的进一步处理与验证,该系统共划分为数据采集、数字信号处理与串行通信三个单元。数据采集单元主要负责对从外设高速AD采样芯片发送过来的数据进行接收,本文设计了一种新的存储架构,可以实现DDR3内存的自定义范围循环存储,对比传统的存储架构可以有效节省存储空间的同时减少寻址时间,并且专门针对需要采集的信号特征设计了专门的触发模块,从而能够有效提高信号采集的准确性。数字信号处理单元主要对受电磁干扰的待观测信号进行滤波处理。本文设计了两种数字滤波器:浮点数FIR滤波器与适用与含跳变边沿信号的平滑滤波器,将两者级联使用共同完成数字滤波,使其对比传统的滤波方法能在大幅度减小精度误差的同时,更加适用与大功率高压电源系统中脉冲信号的平滑处理。串行通信主要完成上位机与系统之间的通信,使得系统能够通过串口接收上位机发送过来的指令,并将采集处理的数据上传到上位机上。通信协议采用使用最广泛的现场总线通信协议——Modbus通信协议,并对其做出了改进,使得其更适用与本文需要一次上传大量数据的通信要求,通过该协议能够使系统并入现有的大功率高压电源Modbus通信网络中,实现通信的便利性与规范性。本文将所设计的数据采集与信号处理系统以比特流文件烧录进FPGA芯片中,并通过开发板进行了硬件的调试验证,采集了大功率高压电源系统中的几种关键信号与回旋行波管打火信号,最终通过测试结果验证了本文所设计系统的可行性。本课题通过对基于FPGA的大功率高压电源数据采集与信号处理系统的设计,实现了对大功率高压电源系统中的关键信号以及对回旋行波管打火信号的抓取与监测,该设计能够有效弥补PLC在数据采集与信号处理方面的缺陷,并且可以一定程度上取代外接示波器观察信号,对比用示波器对信号直接抓取观察的方法,该设计具有高可移植性、可拓展性以及低功耗与低成本等优势,对于提高回旋行波管的工作稳定性具有较高的工程应用价值。