太阳射电爆发是一种常见的天文现象,是由太阳部分区域发生剧烈活动时引发的一种电磁波的变化,通常与太阳内部电子抛射有关。剧烈的太阳射电爆发对地球有着严重的影响,包括改变大气电离层状态、影响导航系统的正常工作以及造成通讯设备紊乱等。通过研究太阳射电爆发不但可以解释相关等离子体变化的物理过程,更能够寻找出能量变化的规律并剖析质运动等重要物理现象。因此,太阳射电爆发精细结构长时间的有效观测对研究的影响起到了至关重要的作用。太阳射电频谱仪是进行太阳活动空间观测的重要科研仪器,能够为太阳射电爆发的基础研究提供宝贵的数据积累。当前国际环境下,该用途的同类仪器较少,大多数为定制机型,不能通用,并结合空间研究的需要,开展太阳射电频谱仪的研发工作。本文通过研究国内外射电监测方法,确定设计方案,并逐步细致深化每个部分的结构,完成整体频谱仪的设计与实现。该方案总体设计采用当代流行的数字结构设计,结合项目组成型的6米抛物面天线性质,利用数字逻辑运算的高速、快捷、模块化和易操作性展开工作。本文分别设计了前端模拟信号处理部分、数字信号采集部分以及软件控制处理部分,在设计的同时分别对每个部分的可行性进行分析,保证设计可实现。模拟信号处理部分主要起到对天线采集信号的预处理功能,是信号输入系统后所需经历的第一道关卡。该部分包含信号放大模块、控制通讯模块及电源模块。信号放大模块控制每路信号的放大,将输入的微小信号转化为后端采集卡可接受的较大信号,目的在于完成后续系统采样;控制通讯模块包括单片机和RS485通讯设计,旨在完成输入信号的通道选择可控,通过PC机对模拟信号处理系统进行远程控制,方便科研人员调节信号通路;电源模块提供不同的输出电压,满足模拟信号处理部分各器件的电源供应。数字信号采集部分是为了将输入的模拟信号转化为后端可处理的数字信号。采用FPGA作为总控制芯片对ADC采集及PCI-E数据传输进行控制,达到高速有效的数据流实现;在完成采集与数据传输的同时,加入FFT运算与极化合成算法,在底层完成数据时域到频域的转变和优化,完成数字信号处理流程。软件控制处理部分包括底层板卡控制功能、数据接收与保存功能和数据分析功能。采用MFC设计的软件界面结合底层驱动接口函数完成对板卡的参数下发与采集控制,并将传输至PC机的数据以数据包的形式保存。利用LabVIEW软件和MFC界面结合绘制强度图和频谱图,并进行数据分析,以提供天文观测人员查看数据并进行研究。本文最后对所设计的太阳射电频谱仪分别在实验环境下与实际环境中进行实验,对实验过程中出现的问题分析归纳和总结,并优化了设计当中出现的问题,完善了系统稳定性,并取得了较好的测试结果,最终投入使用。经长时间观测可得出结论,该设计可以满足时间分辨率为1ms,频率分辨率为16KHz的数字极化合成太阳射电观测的要求,是一款足够项目组现阶段使用的稳定设备。