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本论文通过对光谱分析仪器技术进展和应用现状的总结分析,针对探测系统的光谱探测区间窄、系统输入动态范围小、输出信噪比不足等问题,根据高性能光谱探测的深度需求,探索可满足高信噪比、宽谱段、大动态范围探测的自适应增益光谱探测技术。课题将主要从电子学系统设计层面展开基于OSK调制的高信噪比自适应增益光谱探测技术研究,旨在从系统源端改善光谱探测的效果,在此基础上,论文分别就分光器件的特性、系统自动增益的设计以及微弱信号的信噪比改善方法等多个方面进行重点研究,完成课题光谱探测系统原理样机的设计与实现。基于OSK调制的高信噪比自适应增益光谱探测系统选用声光可调谐滤光器(AOTF)作为电调谐分光器件,并利用直接数字频率合成器(DDS)AD9910生成射频驱动信号,实现快速、连续、稳定的光谱分光;采用增益程控芯片AD8253和增益压控芯片AD603组合完成系统增益程控,并通过采样判断、增益闭环控制,实现系统的自适应增益功能;根据AOTF的电调谐特性,利用AD9910的输出移位键控(OSK)功能进行射频驱动信号的OSK调制,实现光谱分光信号的调制,并以锁相放大技术辅以窄带滤波实现光谱探测的高信噪比输出。通过对课题所研发的高信噪比自适应增益光谱探测系统原理样机的详细测试,结果表明:①系统自适应增益调节范围为?9.48~?7536,手动增益设置范围可达?9.48~?119430;②无探测器前放时,模拟光谱信号处理电路小信号测试,系统输出信噪比优于55d B;含探测器前放时,整机黑体目标测试,系统输出信噪比优于40d B,且系统测试输入与测试输出数据的反演误差小于8%。较之未采用相关技术的“嫦娥三号(CE-3)有效载荷红外光谱仪”,该光谱探测系统原理样机的输入光谱信号能量的动态范围更大、光谱可探测范围更宽、输出信噪比更高,反演误差也有所减小。总体而言,基于OSK调制的高信噪比自适应增益光谱探测系统很好地实现了课题预期的研究目标,而且相关成果已被“CE-5有效载荷月球矿物光谱分析仪”和“宽谱段AOTF性能检测系统”等项目所采用。