高精度的时间基准在国民经济与国家建设中的重要性日益凸显,守时与授时服务是国家重要的基础设施支撑,研究守时中的关键技术问题具有重要的现实需求和意义。守时系统一般通过原子钟组计算纸面时,再经过相位微跃计或超净锁相振荡器产生物理信号,其中关键的超净锁相振荡器设备实际是一个数字锁相环,不仅可以实现相位微跃,而且起着净化原子钟相位噪声、提高频率稳定度的作用。本文围绕数字锁相环的环路优化与相位微跃技术展开研究,进行了以下工作:1)对原子钟噪声特性进行分析,对典型原子钟和压控振荡器（VCO）的相位噪声进行建模,讨论了数字锁相环的噪声传递模型与常用的相位噪声优化方法,同时讨论了相位微跃技术的基本原理与噪声模型。2)围绕数字锁相环的相位噪声优化需求,针对传统直接计算交点法只能考虑输入信号噪声和VCO信号噪声,无法对其他环路噪声进行精确建模的问题,本文提出一种等效噪声模型的环路参数优化方法,并定义了一种基于传递函数交点的环路带宽,该方法利用幂律谱模型和数字锁相环噪声传递模型,将模块噪声等效到输入信号和VCO信号中,从而简化了考虑其他环路噪声的锁相环噪声传递模型,可以更加准确地确定锁相环的最佳环路参数。3)针对锁相环相位微跃会受到DAC位宽限制的问题,提出了一种基于脉冲调制鉴相偏移的锁相环相位微跃技术,分析了不同脉冲调制方式对输出频率稳定度的影响,进一步提出随机脉冲调制法实现对相位微跃噪声的抑制,该方法在实现较高分辨率调整的同时可降低相位微跃对长期频率稳定度的影响。实验结果表明,本文方法可实现调相分辨率优于1飞秒（fs）、调频分辨率优于1×10-18,相比传统直接数字频率合成方式有较大提升。本文的研究成果可直接用于指导守时系统的超净锁相振荡器、相位微跃计等关键设备的研制与性能优化。