被动型原子钟是国防科研领域中广泛应用的时频基准源,其线路部分采用了锁频方式,频率稳定度曲线变化规律为1/t^1/2。而主动型原子钟内部采用锁相的原理,频率稳定度曲线变化规律为1/t。如果能够将主动钟中相位处理方式应用到被动钟内,这对于提升被动钟频率稳定度指标具有重大的意义。本文以被动型原子钟中的铷钟和铯喷泉钟为研究对象,对其相位处理技术以及锁定方法进行了研究。通过分析信号间的相位差变化规律以及信号控制规律,证明了相位同步精度与被控信号频率稳定度有着密切的关系。在相位同步精度低的情况下,频率源的频率稳定度指标为锁频控制的效果,随着相位同步精度的增大,频率源的频率稳定度指标介于锁频与锁相之间,当相位同步精度很高时,频率源的频率稳定度指标为锁相控制的结果。本文对铷原子内的能级跃迁现象进行了深入的探索,对跃迁过程中的相位特征进行了分析,并构建了针对铷钟的相位差恢复数学模型。激励信号在周期信号的调制下,铷原子处于中心频率时会发生跃迁,此时的光检输出信号携带误差信息,通过对光检信号进行捕捉,与调制信号零点时间进行比对,恢复出激励信号的频差信息。然后利用虚拟重建技术,结合复杂信号间的相位差规律,计算出不同被控源下的原子钟信号的相位差。实验中分别采用了不同的高稳频率源代替原子钟内的被锁源,并将数学模型计算出的频率稳定度指标与高稳频率源实际的频率稳定度指标进行比对,证明该数学模型是正确的。在此基础上,进行了铷钟锁相仿真。仿真输出的频率信号稳定度指标相比原本锁频方式,有了明显提升。其中,仿真输出信号的8ms频率稳定度为6.652E-11,80ms频率稳定度为8.847E-12,800ms频率稳定度为1.023E-12。频率稳定度变化曲线明显优于1/t^1/2,略逊于1/t。从理论上验证了被动钟采用锁相的可行性。在国家授时中心的铯喷泉钟实验平台上,得到了铯原子频标激励信号的频偏值,滤除掉其中的调频噪声,然后进行算法处理后,提升了输出信号的频率稳定度指标。将400s频率稳定度由3.16E-14提升为4.64E-15,将4000秒稳定度指标由9.85E-15提升为1.54E-15。