近年来,各科研机构实现量子芯片测控搭建的操控平台存在商用仪器使用量大、同步紊乱、功能冗余等缺陷。为改善当前量子调控环境、提高量子芯片测试实验效率,迫切需要一台专用测控仪器去替代传统商用仪器的搭建和控制。而如何合成高精度、高稳定度、高同步性能的脉冲激励信号是仪器功能实现的关键。本文针对量子芯片测控过程中量子逻辑门需要编译转化为实际脉冲波形传输的需求,设计了一套多通道高同步的任意波形合成模块。单个模块采用“Vertex-7 FPGA+Kintex-7 FPGA+高速DAC”的硬件架构实现。两片FPGA分工明确,Kintex-7 FPGA完成DAC芯片配置、指令和波形数据接收;Vertex-7 FPGA实现波形数据存储和播放功能。文中研究了直接数字波形合成和直接数字频率合成技术的原理以及造成通道间输出不同步的原因,针对短脉冲、复杂波形的输出信号特点,采用直接数字波形合成技术实现任意波形合成模块功能,并基于AD9739设计了软硬件同步方案。本设计利用FPGA中并串转换器OSERDES实现与AD9739的高速接口。模块拥有8个相互独立的输出通道,每个通道由FPGA完成4个波形序列数据存储,减轻了外围电路设计压力。模块控制指令采用RS-422协议接收,而波形数据首先由千兆以太网下载到Kintex-7 FPGA中,然后经两片FPGA间自定义通信接口转发至Virtex-7 FPGA内部存储。AD9739的输出电路采用巴伦和运放两种方式实现,并针对脉冲波形对滤波器性能的需求,采用贝塞尔滤波电路实现低通滤波。此外,PCB设计对于实现同步至关重要,因此就叠层设计和走线设计做了总结和分析。经过测试,本设计可工作在2Gsps采样率下,并且能较好还原波形。响应周期触发信号播放时,无漏播或多播现象,波形曲线平滑,无乱点、毛刺现象。脉冲信号脉宽和载频频率在设定值允许误差范围内,通道间同步延迟小于100ps的指标要求。