氢原子钟具有优良的频率稳定度和准确度，所以它在空间跟踪、导航、射电天文、守时及频率计量等方面均起到重要的作用。由于它使用高有载品质因数微波谐振腔，其振荡频率随腔的谐振频率的变化而变化，即所谓腔的“牵引”效应，这就是产生氢钟长期稳定度变坏的主要原因之一。本论文主要是对主动型氢钟现有的腔自动调谐（CAT，Cavity Auto Tuing）部分进行数字伺服控制以求提高原系统的稳定性和可靠性。主要包括两部分内容：系统的硬件搭建与软件实现。本论文首先给出了系统要实现的目标，第二章介绍了腔自动调谐的工作原理、闭环分析及本设计关键器件的选型。系统硬件设计以16位DSP（数字信号处理器）为核心，本设计选用的16位串行ADC、DAC可与其实现无缝连接，简化了硬件电路结构，增强了系统可靠性。接下来详细论述本系统的硬件各模块电路。第四章介绍了系统软件的设计。根据系统功能强大以及软件升级便利的要求，我们采用Flash在线编程的方法，该方法开发成本低、编程灵活。本论文第五章给出了设计的最终测试结果。本文最后，总结了这个设计的特点，并且提出了对下一步工作的几点思考。