高精度激光测距是测绘仪器中的基本功能之一,其测距精度要求达到毫米量级,因此提高测距精度便成为测绘仪器开发中迫切需要解决的一项关键技术,而锁相环是测距系统中的一个主要单元,其精度直接影响测距精度,所以开发结构简单、成本低廉的高精度锁相技术具有非常重要的意义。本文在分析目前国内外锁相环技术的基础上,利用先进的FPGA技术和传统的电荷泵技术相结合,基于FPGA内部进位延时链的高精度鉴相原理,提出并研制出亚皮秒级精度的数字锁相环系统。本文主要工作包括:分析基于FPGA内部进位链的亚皮秒级高精度数字鉴相原理。在硬件上,设计FPGA模块电路、编程接口电路、二阶无源滤波电路、电荷泵电路及PWM电源电路等,完成电路原理图和PCB的绘制,最终制作高精度数字锁相电路。在软件上,采用Verilog HDL硬件描述语言在QuartusⅡ的开发环境下完成基于FPGA的数字鉴相器和分频器软件设计,并完成各模块的程序编写和调试工作;通过QuartusⅡ开发软件自带工具chip planner对FPGA底层延时单元进行布局调整,避免参考信号经过延时路径时存在较大延时误差,保证数字锁相环的鉴相精度和工作速度。最后结合测距系统搭建实验装置,并利用型号为Agilent54642A的示波器对锁相后的两个脉冲波形进行了观测,并将本文开发的高精度数字锁相电路应用于脉冲测距系统中,测试结果表明锁相精度能够满足高精度脉冲激光测距的要求。