随着数字技术和其它以频率量为基础的各种技术飞速发展,对信号源的频率准确度和稳定度提出了越来越高的要求,评价信号源的性能指标最直接的方法就是对信号源的频率进行高精度的测量。数字化测量具有测量速度快、精确度高、操作方便等一系列优点,但是目前对高频信号的高精度测量仍然很少用到该技术。这是因为数字化测量的两个关键步骤就是信号采样过程和信号处理过程。而信号采样过程受到奈奎斯特采样定理的限制,它要求采样率必须大于输入信号频率的2倍以上。原子钟信号的高频特性限定了信号采集过程需要花费昂贵成本来得到与之匹配的高采样率,这使得数字化测量方法在高频信号的精密测量领域的运用受到了很大限制。本文研究了一种欠采样的信号采样算法,突破采样定理对采样频率的限制。该算法的核心是对采样率进行相应特定设置,将高频信号的采样转化为对低频信号的采样,信号转化前后频率和相位信息基本不变。运用欠采样算法,可以用特定低采样率对高频信号进行采样,为数据分析和处理奠定基础。本文基于LabWindows/CVI虚拟仪器技术,成功搭建硬件平台,并编写出频率测量软件,通过ActiveX控件搭建LabWindows/CVI与Matlab命令和数据交换接口,采用多软件混合编程的思想实现了信号采集和信号处理过程。本文在该频率测量系统上对欠采样方法进行了试验研究,结果表明:采用欠采样的测量方法对1MHz原子钟信号进行测量,精度仍能达到10-12量级。这说明基于低采样率的高频信号精密数字化测量方法是切实可行的。本文的研究对数据采样和精密频率测量技术都有推动意义。