频率和相位参数估计在雷达、通信、语音处理、故障诊断等领域至关重要。该问题通常以复指数信号叠加白噪声背景作为数学模型,解决该问题离不开谱分析方法。现有的估计器都需借助内插、迭代等措施对DFT结果进行校正来确定真实频率和相位值,如最近出现的Candan估计器、CO估计器等。然而这些估计器在精度、计算复杂度及方差预测等方面难以较好地折中,表现在:(1)大多数内插估计器因估计原理做了数学理论近似,即使在无噪情况下也存在偏差;(2)有的估计器需要对很多DFT谱线综合计算,耗费了高复杂度;(3)大多数估计器没有推导出频率和相位估计方差的闭合理论表达式;(4)现有估计器在先估计频率的前提下,再依据频率估计结果去估计相位,这就引起误差扩散。为解决以上问题,本文提出双子段频率和相位估计法。该方法从apFFT的首、尾两个子分段提取其FFT峰值谱相位差而获得频率估计,对这两个子分段的DFT相位值进行对称补偿而获得相位估计。为提高性能,还提出频移补偿和迭代的措施对估计器做了改进。本文对提出的频率估计器和相位估计器做了理论证明和数值仿真。基于此而论证了本文估计器具有如下优势:(1)无论是频率估计器还是相位估计器,估计器生成过程都没有做数学上的理论近似,因而是无偏估计器;(2)估计器仅需提取前、后分段的单根峰值谱线的相位信息,做简单运算即可得估计结果,故计算复杂度低;(3)本文对估计器每一处理环节的参数方差都做了严格推导,最终导出了频率和相位估计方差的闭合理论表达式,及其两参数模型相位估计方差的克拉美罗限,故可以提供方差预测依据;(4)相位估计结果是通过对称补偿而得,不是依据频率估计结果得到,故不存在误差扩散问题。因而克服了现有估计器的主要缺陷。仿真实验不仅验证了该闭合表达式的正确性,还证明了在大多数频偏情况下,频率估计均方误差比apFFT/FFT相位差估计法和Candan估计器更接近于克拉美罗界,相位估计接近于两参数克拉美罗限,故本文方法具有更高的测量精度。