делается либо вычислением спектрального отсчета на частоте сигнала (оно же согласованная фильтрация, оно же корреляция). Но это для синуса. Т.е. для основной гармоники. Есть еще вариант - пропустить сигнал через преобразователь Гильберта, он аппроксимируется КИХ-фильтром, получить на его выходе IM, фаза будет arctg(IM/RE).