高精度、长距离的航天测距技术是航天测控系统的重要研究方向,为航天器发射以及定轨提供了重要保障。其中,侧音测距技术以其测距精度高、距离捕获快等优势在我国USB体制的航天测控系统中,得到了广泛应用。本文制定了侧音测距系统的工作方案,改进了系统关键算法,提高了测距精度。本系统测距信号以PM调制的方式,调制到上行链路。因此,对测距信号的PM解调以及收发信号间相位差的测量成为了本文研究重点。PM解调的核心是相干载波的同步算法。为了实现锁相环对载波相位的高度同步,又要适应低信噪比的工作环境,本文提出二阶锁频环辅助三阶锁相环的架构。该环路采用了一种高效的鉴频器,旨在快速捕获频率,减少硬件资源使用;同时采用高性能的鉴相器,满足稳定跟踪载波相位的需求。通过仿真表明此架构能满足系统指标要求。为测量收发信号间相位差,改进了数字相关测相的算法。该算法基于正交双通道相关原理实现侧音匹配与解模糊,提高了测距精度。并在不同条件下,对算法在Matlab中进行了软件仿真。最后对于仿真结果,给出了降低测相抖动的建议。最后在以FPGA和AD9361芯片为主的硬件平台,实现了整个系统功能。并与测试设备联调,完成了对测距性能的测试。