传统的相位噪声测量系统都是建立在同频信号的相互关系基础上，不同频率的信号如需进行相位噪声测量，必须经过复杂的频率变换环节。本文从两个不同频率信号之间的相互关系入手，研究不同频率信号相位关系的变化情况，发现相位关系变化的周期性规律。利用这一规律可以对不同频率信号直接进行相位比对，并从中提取相位噪声信息，进行傅里叶变换之后，得到单边带相位噪声谱密度分布情况。本文首先从传统的相位噪声测量系统出发，分析了传统相位噪声测量的若干方法，并指出各自的优缺点；接下来重点介绍不同频率信号直接进行相位比对的方法，并应用群相位周期、相位量子等理论设计了基于群相位规律的相位噪声测量系统；虽后介绍了系统各硬件模块和上位机软件的实现，并用实验论证了系统的正确性；最后，分析了系统本底噪声产生原因和的改进办法。基于群相位规律的相位噪声测量系统，不但使一般相位噪声测量系统中的复杂频率变换变得简单，而且降低了由频率变换引入的附加噪声，节约了成本。