时频测控技术与各个领域息息相关,其中包括航天、军事、勘探、天文、电力通信等。随着时频系统的快速更替,对频率源的测量与控制技术的要求越来越高。相位是周期性现象所具有的重要参数之一,基于相位处理的测量方法具有较高的测量精度和测量分辨率。传统的测量与控制技术方法主要有正负一个字的计数误差,响应时间过长,线路复杂等缺点。现代科学的发展对时频测控技术的要求越来越高,故将相位处理融入测量与控制具有显著性意义。在对相位处理理论深入分析的基础上,本文设计一个基于相位处理的频率测量与控制系统。测量系统中首先将参考信号和被测信号转为数字信号,再对两信号进行相位重合检测,进而得到测量结果。控制系统中,将压控晶体振荡器与被测端相连,将其与参考信号间的相位差转换为压控电压,通过压控电压控制压控晶体振荡器,从而调整其输出频率。基于相位处理的频率测控系统应用了相位处理理论中的相位步进现象和相位群同步现象。相位步进现象体现在基于时钟游标效应的模数转换过程中。采样时钟信号与被采样信号满足时钟游标效应要求的特殊频率关系时,可较好恢复出被采样信号的原始信息。被测信号和参考信号的转换精度决定了整个系统的测量精度,为了减小信号采样过程中的量化误差,可利用模数转换形成的量化模糊区具有的特性——边沿效应。相对于模糊区的其他位置,其边沿的分辨率稳定度更好,对被测信号的变化更敏感。通过量化模糊区的边沿获取稳定值,可使具有高转换速率的低位数模数转换器发挥出最好的性能。相位群同步现象体现在被测信号和参考信号的比对过程中,以两信号的相位重合点为标志设置测量闸门,保证测量闸门与两信号同步,可减少正负一个字的计数误差。在实验方案原理分析的基础上,通过自校和互比的测量实验及压控晶振控制实验验证了方案的可行性。测量时可获得10^-12/s的短期频率稳定度,压控晶振控制后的短期稳定度也有所提升。相较于已有的频率测控系统,本文设计的测量与控制系统中不需要引入混频器、倍频器等器件进行频率转换,并且将相位处理和数字化相结合,这为时频测控技术提供了一个新思路。