随着分布式光纤传感在水声领域的发展,对解调系统的高速性和实时性提出了越来越高的要求。对于基于Fizeau干涉的光纤水声3×3解调算法而言,由于在采集信号的过程中大部分数据为尚未寻峰的无效数据,真实的信号采样频率仅为声光调制器的重复频率,因此在解调固定数据长度的信号时系统需要采集多于有效信号几十倍的总数据量。若使用先采集数据再在上位机对数据进行离线解调处理的方式,则会导致解调数据处理缓慢并且无法实时解调。因此,本文将3×3-反正切水声解调算法在FPGA中实现,使用硬件描述语言对解调系统进行设计,通过高速信号处理方法、跨时钟域信号处理方法以及特殊函数实现方法三个方面对解调算法进行优化,并且使用基于独热码的有限状态机实现对解调信号的相位补偿算法以修正翻转信号,在正确解调出水声信号的同时减小系统的逻辑延迟,使系统达到更快的时钟速率,实现水声信号的高速实时解调。本论文的主要研究内容如下:（1）介绍了FPGA和光纤光栅水听器解调技术的发展历程和现状,对目前现有的三大类光纤光栅水听器解调技术在FPGA算法应用上的优缺点进行说明分析,确定了全文的研究方向。（2）以FPGA的结构和工作原理为基础,介绍了基于高速信号处理、跨时钟域信号处理以及特殊函数实现三个方面的解调算法优化方式:使用流水线的方式对复杂逻辑进行分割;以基于独热码编码的有限状态机为载体实现相位补偿算法;用IP核寻址的方法在FPGA中实现反正切函数。在正确解调出信号的同时提高了系统时钟频率,保证了系统的高速解调。（3）介绍了3×3-反正切解调算法的原理,并以此为基础设计了水声解调系统:用基于独热码的有限状态机对相位补偿算法进行了设计;用Verilog语言对解调系统的逻辑模块进行设计,并对其中的ADC模块、寻峰模块、解调算法模块、相位补偿模块、FIFO模块以及PCIE传输模块进行介绍。（4）介绍并搭建了Fizeau干涉水听器阵列实验系统,通过Model Sim测试与Labview仿真的对比确定了基于FPGA的解调系统的可行性,开展基于振动液柱法的实验研究并实现对水声信号时域和频域上的检测,结果表明该系统不仅可以正确的解调信号,实现最高可达14.2 d B的信噪比,同时可以实现系统的高速实时化,系统时钟最高可达106.326 MHz。