基于相位的测量和处理方式在时间-频率测量方面具有最高的测量分辨率,因此具有十分广泛的应用前景。但是,传统的相位比对要求两个信号的频率标称值相同或者呈一定倍数关系,因此对于两个相位关系复杂的频率信号而言,就需要借助于一些复杂的频率变换线路进行归一化处理,然后再进行相位比对,导致其应用场合受到一定的限制。广义的相位处理,将直接相位比对推广至任意频率信号之间,不需要经过复杂的频率变换,就可以直接进行相位比对。然而,这种广义的相位处理是在模拟状态下实现的,处理过程中有诸多的不确定性,如硬件线路复杂且存在噪声,器件速度有限以及设备长期工作时的漂移等,这些问题依然制约着测量精度的进一步提高。针对这一现实情况,本文在大量研究工作的基础上提出一种采用A/D转换的直接数字化相位处理方法,即在最前端就对被测信号进行A/D数字化处理,然后根据对任意频率信号之间的频率-相位关系的研究以及被控信号锁定过程的处理,最终将数字化相位处理技术应用到复杂信号的频率链接与合成控制中,实现了任意频率信号之间的直接相位比对或者时间比对,达到了简单硬件条件下的精密频率控制,这样的处理方式给高精度的相位处理提供了新的思路。这种基于数字化相位处理的复杂频率链接与控制方案,结合了当前正处于快速发展中的数字化技术,与传统的方法相比,新方案不但扩大了相位处理的应用范围,简化了系统结构,并且提高了测量的精度。在理论的基础上,通过同频同源的自校实验和对被控信号的压控锁定实验对本文提出的方案进行了实验验证。最终的仿真与实验结果显示,这种研究方案是可行的,并且获得了较高的分辨率。将这种高精度的测量方案运用到原子钟的频率链接系统中,能够将压控晶体振荡器的高稳定度输出锁定在原子钟量子部分的标准频率上,然后通过钟激励与钟伺服控制使得原子钟的最终输出具有优良的性能指标。本课题研究的内容是未来提高测量精度的一条重要的发展方向,对现代及未来时频测控领域的发展具有十分重要的研究意义。