随着数据采集与处理系统在现代军事及科学研究中的重要地位日益突出，人们对于数据采集处理设备的要求也不断提高。在信号测量、图像处理、音频信号处理等一些高速、高精度的测量中，都需要进行高性能的数据采集与处理。 本文主要对高速数据采集与处理系统中的高速A/D转换模块和FPGA信号处理模块以及USB通信模块进行了研究。首先介绍了数据采集与处理系统的发展趋势，得出采用FPGA加USB实现高速数据采集与处理系统的可行性和必要性。然后介绍了采样定理和功率谱估计理论——平均周期图算法，并给出了相应的仿真结果，说明系统方案的可行性及实用性。接着结合具体的课题要求，给出了系统硬件设计方案和软件设计方案。在此基础上，介绍了ADC采样单元、基于FPGA的数据处理单元和USB通信模块的具体设计。其中，采样单元的核心芯片是AD9461，本文对其具体电路设计作了详细说明；数据处理单元采用FPGA，增加系统设计的灵活性，介绍了FFT模块、USB控制模块的具体实现；接着，对USB通信模块的设计进行了详细地介绍。最后，对整个系统进行了测试，测试结果表明，本设计能正常工作，满足系统设计要求。