多基元水下小型数据采集及高速传输系统在军事和能源领域都有着广泛的应用。在军事领域，它被运用到拖曳式线阵声纳、岸基警戒声纳、多基地声纳等数字式声纳系统中；在能源领域，它被运用到海上深水地震采集处理一体化技术中。早期的基于模拟信号传输的拖缆随着水下基元的增加，其直径粗、重量大、信号衰减畸变严重以及信号间干扰较大等缺点日益突出。近年来，随着芯片制造工艺和微电子技术的不断发展，在数字化平台上研制小型化的水下数据采集及高速传输系统已经成为可能。然而，因受到细缆内径、多基元的采样不同步以及工艺封装等问题的限制，国内的细缆研制仍然多采用国外的水下数据采集及高速传输系统。随着我国对海洋探测、石油勘探等领域投入的加大，一套具有自主知识产权的水下数据采集及高速传输系统具有重要的现实意义。 本论文设计了和实现了一套多基元水下小型数据采集及高速传输系统，该系统包括八通道A/D节点、HOTLink电传输节点、HOTLink光传输节点、监控平台、信号处理机接入插板及水下供电系统。从系统的角度分析了基于拖线阵声纳的水下数据采集及高速传输系统的设计需求，并且针对细缆内径的限制和多基元的采样不同步等问题提出了解决方法。 同时针对多基元水下数据采集及高速传输系统，本论文提出了测试方法。对于数据传输的测试，讨论了基于固定码测试和伪随机码的误码率测试；对于ADC的测试，讨论了直方图、正弦波曲线拟合和快速傅立叶变换(FFT)等方法。 本论文在第3章中详细介绍了能运用到空间及功耗受限的数据采集环境中的八通道A/D节点。该节点具有8通道的低噪声差分输入、10倍前端放大器、20KHz采样频率和24位A/D采样精度，同时研究了声纳系统预处理部分的组合噪声系数以及ADC的量化噪声对预处理部分的噪声系数的影响。分析了放大器的输出和ADC的输入相匹配的问题。第4章介绍了数据传输率在160～320Mbit/s可选，误码率小于10-8，物理尺寸为20mm×110mm的水下HOTLink传输节点，并进行了基于规则码发生器的测试。第5章介绍了监控平台和AtHDAS数据采集软件。第6章介绍了信号处理机接入插板及水下供电系统。第7章针对小系统进行了基于伪随机码发生器的误码率测试，同时尝试在FPGA上实现一个1024点的FFT算法，并将其用于ADC动态参数的测试。面对迫切的需求背景，作者尝试从系统的角度去研究多基元水下小型数据采集及高速传输系统，并努力将该系统产品化，提高可靠性。