高频低电平控制系统(LLRF)是高频控制系统的核心，也是储存环的关键子系统。LLRF技术经历了全模拟控制、数字加模拟控制和正在发展的全数字控制三大阶段。由于数字LLRF系统有许多优点，目前国际上众多加速器相关实验室都在发展基于FPGA技术的全数字LLRF。　　 上海光源(SSRF)是中国大陆在建的第一台3.5GeV第三代同步辐射光源，其各项指标都位居世界前列。SSRF储存环在预制研究阶段成功地研制了全模拟的LLRF样机，各项技术指标都达到了设计要求。根据国际上加速器LLRF发展趋势和上海光源的需要，上海光源为储存环高频系统成功开发了全数字LLRF系统，实现了控制高频腔幅度误差±1％以内，相位误差±1°以内的目标。　　 开发全数字LLRF系统需要对高频系统有全面的研究。理解高频腔的模型是进行控制的关键。在高频腔模型的基础上设计的控制算法要在FPGA中运行，需要解决数字系统中等一系列特有问题。　　 本论文对上海光源高频腔进行了系统模型分析和仿真。通过引入高频腔的传递函数和其在IQ域的一阶低通表示，结合PI控制器的系统传递函数，分析了系统闭环的稳定性，给出了系统参数极限和优化值。利用P-I空间等高线图，分析了闭环系统的裕度、超调量、带宽、抑制度等重要系统参数随PI参数的变化情况。分析了高频腔失谐带来的影响。　　 本论文设计了上海光源数字化高频低电平控制系统的数字算法，包括数字PI控制器、IQ调制解调、去直流成分、数字移相器、直接频率合成等，分析了它们的性能，给出了算法仿真和测试结果，并给出了在FPGA中的实现方案和在上海光源储存环上的运行情况。本文分析了时钟对控制性能的影响，提出了测量方案并给出了结果。　　 本论文发展了non-IQ采样控制方法，提出了一种新的算法实现，给出了系统模型并导出了其数学关系，并对其带来的系统性能改善做了分析和仿真。这种方法对LLRF中的非线性抑制有很好的效果，并且可以使用任意的时钟采样，简化了硬件和软件的复杂度。Non-IQ方法是提高LLRF系统性能的重要途径之一。未来加速器对高频系统的稳定有更高的要求，所以non-IQ控制方法有重要的研究和应用前景。　　 本文的重点在于系统模型分析和算法设计，为SSRF数字化低电平的自主研发提供了基本依据和支持。