太阳射电动态频谱观测具有重要的空间物理科学研究意义,有助于预测地球空间天气环境。太阳射电动态频谱仪是接收太阳射电爆发的重要工具,可以为射电基础研究提供数据积累,构建高频率分辨率的太阳射电动态频谱仪可以观测太阳射电爆发频率分辨的精细结构。但国内外高频率分辨率的太阳射电动态频谱仪很少,目前比较流行的基于FPGA的频谱仪大都注意时间分辨率的提高,而且这种频谱仪一经完成,频率分辨率比较难调整。GPU具有并行、高密度的计算能力,可以高效地利用大点数、多批次快速傅里叶变换来实现高频率分辨率,其低成本、易开发以及高性能的特点具有很大的优势,所以本文结合项目需求实现了基于GPU的高频率分辨率太阳射电动态频谱仪。通过大量的文献学习,并对观测站现有频谱仪的研究,以CPU+GPU架构方式设计实现了高频率分辨率太阳射电动态频谱仪。频谱仪系统主要由高速数据采集部分、高频率分辨率频谱实现部分和动态频谱显示部分构成。利用万兆光纤实现了频谱仪系统中两台主机的物理连接,网络地址映射实现了两台主机的虚拟连接,虚拟硬盘通过数据包缓存方式减少了传输时间。通过统一计算设备架构(Compute Unified Device Architecture,CUDA)编程开发GPU,实现数据的并行加速处理。系统的性能指标主要体现在高频率分辨率上,对频率150-500 MHz范围太阳射电信号接收处理,可以达到2 kHz的频率分辨率。本文完成的主要工作包括:设计了频谱仪的总体结构,并分析、计算了频率分辨率等频谱仪各项重要参数。利用高速数据采集卡的动态链接库函数接口对板卡进行编程操作,实现了数据的采集及保存。在VS2012,CUDA7.5平台上设计了数据处理程序,完成了快速傅里叶变换及求功率谱密度等频谱分析工作。其中,合理分配CPU与GPU计算任务,实现了 CPU与GPU的异步并行执行;运用CUFFT库实现对时域信号数据的快速傅里叶变换;运用CUDA流对软件整体执行实现任务级别的并行优化;将改进的并行规约算法应用到功率和累加等求值运算中。利用MATLAB强大的可视化操作能力编写了高频率分辨率动态频谱显示程序,同时实现了动态频谱的实时监测和离线观测。利用现有的条件完成了频谱仪在实验室环境下的测试工作,通过大量的对比实验先后验证了频谱仪系统的可靠性、先进性以及实时性。经过较长时间的整机性能测试,设计实现的频谱仪满足高频率分辨率的太阳射电观测需求。