太阳辐射的高精度观测是辐射定标、大气遥感、气候观测等领域迫切需要解决的问题。由于太阳辐射不同谱段对地球-大气-海洋系统的作用存在差异，近年来细分光谱太阳辐射的精确观测成为新的技术方向。本文在调研了国内外地基、空中和空间太阳辐射测量仪器基础上，提出了一种地基观测太阳直射光谱辐照度的设计方案，实现高精度的细分光谱的太阳绝对辐照度观测，并满足波长定标和棱镜透过率自校准的功能。　　根据太阳直射光谱辐照度随时间和波长的变化关系，基于光谱辐照度的测量原理，设计了太阳直射光谱辐照度仪的总体方案。论证了辐射测量精度、波长分辨率、仪器衰减和系统总控方面的技术需求，设计了光谱辐照度测量单元、波长定标单元、双光路耦合自定标单元和总控软件，并提出了仪器的主要性能指标。光谱辐照度测量单元是仪器的核心，采用Fèry棱镜实现光谱色散，利用陷阱式单元探测器测量光谱辐照度。采用镜像双通道的设计方法，保证辐照度仪可以互相备份及比对。Fèry棱镜兼具色散和会聚功能，这种设计有利于减小光学元件的损耗和仪器的尺寸。波长定标单元用于测量当前光谱的波长位置，利用音圈电机实现了波长定标的闭环控制，满足高精度光谱扫描对波长精度的要求。采用了线阵CCD获得入射狭缝定位光斑的位置，保证了动态光信号的实时获取。双光路耦合自定标单元可以定期监测系统的棱镜透过率，通过耦合镜的设计方案实现了双通道的互定标，可以定期测量实现棱镜透过率的校正。设计了上位机控制软件，实现对仪器的自动化控制。　　论文对太阳直射光谱辐照度仪进行了性能测试和野外观测对比试验。结果表明，辐照度仪在400nm～1050nm的光谱分辨率在2nm～15nm之间，波长定标精度优于0.5nm，通过室内自定标实验实现了棱镜透过率的测量。与可见-短波红外光谱仪对比结果表明两个仪器的吸收峰位置相同;与CE318的对比结果表明两者的余弦特性一致，在670nm和870nm的辐照度测量相对偏差分别为0.13％和0.1％。在敦煌辐射校正场与CE318对比了大气光学厚度的测量结果，可见波段的相对偏差约2％，近红外波段的相对偏差小于4％。太阳直射光谱辐照度仪的研制为开展连续光谱的地基太阳光谱辐射测量、高光谱卫星遥感器的地面定标及大气特性观测提供了技术支持，为实现具有自主知识产权的地面直射光谱辐照度观测仪器奠定了基础。