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作为空间引力波探测的代表，欧洲航天局(ESA)提出的LISA(LaserInterferometer Space Antenna)计划，摆脱了地面引力波探测工作臂受限和地面振动噪声，将目标频段移至0.1 mHz-1Hz，以期实现对广义相对论引力波预言的实验验证。LISA通过激光差分干涉技术，将航天器间由引力波引起的星间距变化转换为差分干涉信号的相位变化，测距精度达到1 pm/√Hz，对应相位测量精度2πμrad/√Hz。由于LISA差分干涉信号的频率变化范围较大，且信号中多频率成份需要同时测量，故DPLL(Digital Phase-Locked Loop)型的相位计在众多测相方案中成为最佳选择，欧美等发达国家竞相开展此项技术研究。作为外差激光干涉系统测量的关键技术器件，相位计一直处于严格的技术封锁和相关产品禁运。 为发展我国空间引力波探测计划，相位计的研发成为不可回避的技术壁垒。在较少公开的硬软件技术资料的条件下，本文几乎从零起步探索高精度相位计的研制。主要解决的科学和技术问题如下:1）如何实现相位计的有效方法学系统？包括硬软件的设计和实现。2）认识影响相位计测量精度的关键因素和问题，探索解决方案。3）如何实现现阶段空间干涉地面模拟系统的相位测量需求？4）为满足LISA的相位计指标要求，需解决哪些问题？如何实现LISA的高精度相位计？根据所面临的问题，本文主要完成的工作如下: 实现了相位计从DPLL测相方法学到实际物理器件的突破。相位计在结构上可分为硬件和软件两个部分，硬件上主要由模拟数字转换模块(ADC)、处理器模块和通信模块组成。待测信号经ADC前端模拟电路调制后进入ADC转换成数字信号，在处理器内完成相位解析算法软件的实现，最终通过通信模块进行相位信息的传输。本文以DPLL相位测量原理为基础，选择在数字信号处理中具有并行运算能力的FPGA(Field Programmable Gate Array)为实现相位计的处理器载体，采用相应Verilog HDL(Hardware Description Language)编程语言进行DPLL算法的代码编写，完成了相位计系统的搭建。 在理论推导和实验分析的基础之上，对影响相位计测量精度的各种噪声分别进行了系统讨论，并考虑相应的抑制方法。在相位计和信号源采用高稳时钟同步的条件下，待测信号为1 MHz时，相位计在0.02 Hz-1 Hz频段内噪声小于2πμrad/√Hz;在3mHz-0.02 mHz频段噪声略大于LISA的测量要求，主要由温度漂移噪声产生，可以通过提高温度的稳定性及引入Pilot Tone信号消除;在0.1mHz-3 mHz频段也主要由温度漂移噪声产生，但对比LISA灵敏度曲线，目前并不需要关注。 本文激光干涉地面模拟系统采用Mach-Zehnder式干涉仪，通过干涉臂等臂长的设计，形成了三路干涉信号。为实现地面模拟系统的多通道测量需求，将相位计进行了四通道的扩展，且扩展后的灵敏度达到之前相位计的设计指标。最终测量显示干涉系统呈现的背景噪声约为0.1 nm√Hz，四通道相位计能够满足现阶段地面模拟系统的测量使用要求。 LISA系统对相位计的要求是在载波频率2 MHz-25 MHz的波动范围内，实时跟踪待测信号且相位计噪声在频率0.1 mHz-1 Hz内小于2πμrad/√Hz。通过对LISA干涉信号特点的分析，提出还需要在相位波动信息的频率读出、时钟噪声的消除、初始时刻信号的捕获及测量带宽的扩展等四个方面进一步优化相位计的设计，并给出了相应DPLL回路设计方案和相位计系统的架构设计方案。