在电子顺磁共振实验中,由于样品与谐振腔耦合以及受热膨胀、振动等外界因素影响,腔的谐振频率会发生变化。为避免电子顺磁共振谱线的失真,需要使微波波源的频率实时跟踪腔的谐振频率。通常我们在电子顺磁共振谱仪中加入自动频率控制系统达到上述要求。目前自动频率控制系统主要有两种类型:无扫频自动频率控制系统和有扫频自动频率控制系统。无扫频自动频率控制系统未引入低频微波信号,其反馈信号为直流信号;有扫频自动频率控制系统引入一个低频微波信号,其反馈信号调制于微波信号中。我们在电子顺磁共振谱仪中设计了基于相频关系的无扫频自动频率控制系统,使微波波源频率跟踪腔的谐振频率,避免了电子顺磁共振谱线的失真。此系统与有扫频的自动频率控制系统相比,具有稳态误差更小、谱仪分辨率高等一系列特点。本文分为三部分。第一部分介绍电子顺磁共振原理和电子顺磁共振谱仪,以及自动频率控制系统在电子顺磁共振谱仪中的应用。第二部分介绍了基于相频关系的自动频率控制系统的设计,并在理论上分析自动频率控制系统中器件的参数对系统性能的影响。第三部分对论文进行总结和展望。