激光调制光谱技术是一种高灵敏度吸收光谱技术，其检测灵敏度随着调制频率的提高而相应提高。传统的波长调制光谱(WMS)普遍使用50KHz的调制频率和100KHz的检测频率。但是由于受到锁相放大器(Lock In Amplifier,LIA)的最高工作频率的限制，很少使用更高的调制频率。本论文详细阐述了频率调制光谱(FMS)以及微弱信号处理的一般理论，对频率调制可调谐二极管激光吸收光谱技术(FM-TDLAS)进行了研究，并基于射频混频器研制了相敏检波电路。同时对高频调制信号发生器进行了改进，设计了基于直接数字式频率合成(DDS)新技术的数控信号发生器，该数控信号发生器具有输出频率稳定、分辨率高的特点。通过利用CH4气体样品做痕量气体吸收实验，采用锯齿波对激光中心波长进行扫描，得到直接吸收信号；同时对激光注入电流进行高频调制，经过光电信号检测、增益调节、倍频、滤波混频、低通滤波和直流放大等信号处理电路，探测到了信噪比良好的二次和一次谐波解调信号。在本实验中，采用该技术探测达到的灵敏度小于10ppm。实验研究结果证明，采用射频混频器设计的相敏检波电路对频率调制可调谐二极管激光吸收光谱系统进行微弱信号处理是可行的，也为以后发展频率调制可调谐二极管激光吸收光谱技术奠定了基础。