交会对接雷达是航天器交会对接过程中必不可少的测量敏感器件,在对接过程中发挥着至关重要的作用。交会对接雷达信号模拟器是为了在实验室环境中构建闭环交会对接仿真场景,实现对雷达整体性能测试而设计的专用地面检测设各之一。本文在中频雷达信号模拟器整体研究和设计的基础上重点研究了提高模拟器瞬时模拟精度与信号同步精度两方面内容。首先本文仔细研究了交会对接雷达系统基本工作原理,介绍了测量信号的传输协议。然后分析了交会对接过程中追踪航天器和目标航天器的相对运动过程。在此基础上设计了相应的信号模拟器设计方案。方案设计包括模拟器信号发射通道,接收通道和上位机数据交互等三部分。其次为了实现较真实的对接过程信号模拟,本文对航天器间相对运动轨迹进行了分析,推导了相对静态和相对动态下上行数据链和下行数据链模拟信息构建。并且针对在传统连续波信号模拟瞬时精度低缺点,提出了高速可变延时控制方案,提高了双向测距体制下信号模拟精度和钟差控制精度同时保证了数据通道较低的误码率。然后还对模拟过程中误差进行了分析,对主要产生误差项进行了优化。之后,本文研究了信号接收模块,考虑到实际情况下被测设备输入信号信噪比变化,设计了一种简单有效便于FPGA实现的的自适应门限检测方法,对于载波和伪码跟踪采用了锁频环辅助锁相环的模式以及载波跟踪环路辅助伪码跟踪环路设计,保证了载波和码元的跟踪速度和精度,并且为了提高伪距测量精度引入了载波相位测量,利用FPGA高速并行运算的优点,改进伪距测量算法,提高伪距测量精度和钟差计算精度。最后,本文结合设计方案,详细的给出了基于FPGA的信号模拟器逻辑设计实现和模块的仿真测试结果。然后,联合上位机调试进行测试,验证了模拟器在双向系统测试中时钟差,距离和速度计算正确后,通过简单的几个运动模型对模拟器进行了静态测试和动态测试,验证了改进和优化后算法实际性能,并实现了模拟器相应的技术指标要求。