随着我国对量子通信的研究不断深入,量子密钥通信由理论研究快速地向科学应用领域进军,并先后取得了许多重要的技术突破,尤其是国内成功研制的第一颗量子科学试验卫星“墨子号”的顺利发射和在轨量子通信试验的成功,表明了我国在量子通信领域已经突破了传统通信渠道的限制,向世界证明我国有能力将传统的光纤信道和自由空间的星地信道结合起来,建立起长距离、多维度和全天候的广域量子密钥通信网络。在量子密钥通信试验中,真随机数是重要的原始密钥数据源,然而量子信号在信源、信道和信宿等环节中均存在衰减大的特点,特别是在长距离的自由空间的传输信道中衰减更加明显,导致信息终端的成码率显著下降。因此,信源端需要具有较高的信号产生速率,尤其在进行距离更长和背景噪声更高的全天候自由空间的量子通信时,要求信源端真随机数的产生速率接近1Gbps的数量级。本论文以自由空间量子通信为背景,研制一种满足量子密钥通信试验中真随机数高输出速率需求的真随机数生成器,此生成器真随机数信号输出速率可达到960Mbps,满足量子通信对高速真随机数的应用需求,对广域量子密钥通信网络的组建具有重要作用。本论文首先根据真随机数生成器的总体功能和性能需求,遵循模块化的设计原则,制定了真随机数生成器的总体设计方案,并进行了硬件模块和FPGA逻辑模块的划分,然后,对各个重点子模块的设计进行了详细介绍。其中,硬件设计包含了FPGA(Field Programmable Gate Array,FPGA)外围电路设计、真随机数生成模块硬件设计和数据存储模块硬件设计等;FPGA逻辑设计包含了控制指令处理模块逻辑设计、NAND FLASH控制模块逻辑设计和高速串口通信模块逻辑设计等。最后,论文分别介绍了FPGA逻辑和真随机数生成器整体的功能和性能的验证情况,验证结果表明本真随机数生成器功能和性能均满足实际应用的技术要求。本论文设计的面向量子密钥通信的真随机数生成器,其真随机数输出速率达到960Mbps,满足星地自由空间量子密钥通信实验中对高输出率真随机数的性能指标要求;同时,本真随机数生成器的研制的方案能够给今后其它工程应用中有类似技术需求的工程师提供设计参考和指导意义。