频率源在运行中会不可避免地受到温度效应、环境噪声、元器件老化等影响,使其输出产生频率漂移,准确度下降,信号不同步的现象。这些现象造成的误差虽然微小,但在高精密的测量领域会严重影响频率源的性能,是不容忽视的。因此,为了满足高精密的测量,提高频率源的精度是时代发展的必然选择。频率源有相位处理和频率处理两种处理方式。其中,相位处理相比于频率处理具有较高的测量精度,其频率稳定度随采样时间沿1/τ变化。但是因为目前对相位和相位差的认识有限,而且相位处理结构复杂,所以基于频率处理的控制方式是目前频率源中使用最多的方式。然而传统的频率处理方式只能针对同频信号进行处理,对于异频信号需要借助一些复杂的频率变换电路进行归一化处理。这个过程中会引入以调频白噪声为主的大量噪声,严重影响频率源的频率稳定度。此方式下频率源的频率稳定度随时间累加沿1/(?)变化,处理精度较低。为了改善传统频率处理精度低的问题,本文设计一个新的高精密数字化频率处理测量系统。该系统基于相位同步来确定虚拟闸门开关标志位,采用了常规调节和精密调节相结合的方式,实时控制VCXO实现高精密测量。在测量系统中,模拟信号直接转换为数字信号,避免了频率变换电路的引入,保证了被测信号可以连续无损失地获取相位信息。利用量化边沿处相比于其他位置具有高精度和高分辨率的特点有效提取信号间相位同步处的边沿并将其作为闸门开关门的标志位,最大化地抑制了量化误差。系统采用常规调节和精密调节两种方式联合调节,快速锁定并完成锁定后的精细调节使得VCXO精密调节控制。基于数字化频率处理,系统分别测量了自校和互比下频率源的频率稳定度以及对应的相位噪声。系统根据频率稳定度时频域对应关系全面分析了系统处理前后的噪声以及对应频率稳定度的变化。分析结果揭示了本系统采用频率处理改善频率稳定度变化规律的本质,即由频率处理引入的调频白噪声受到抑制,调相噪声起主导作用,频率稳定度的变化会从1/(?)变为1/τ。另外,被测信号设定为不同偏差,测量其频率稳定度的变化规律。根据实验数据发现,被测信号在不同偏差下,频率稳定度的变化规律不同。理论分析表明,信号间的步进值越精细,相位同步精度越好,由数字化频率处理引入的相位噪声会发生相应变化进而导致频率稳定度也在变化。在新的数字化频率处理方式下,频率源频率稳定度的变化规律从以往1/(?)变为1/τ,实现了高精度、高分辨率测量。而且测量系统结构简单、成本低。这对我国高精密测量核心技术、导航和航空航天事业的发展有着巨大的推动作用。