传统相位和频率测量系统都是建立在标称频率值相同或者具有严格的频率关系的基础上，因此要测量两个异频信号的相位和频率需经过复杂的频率变换。为了提高精度、扩大测量范围，国外研究都是从线路方面改进，但是仍然局限在同频信号的比对。本文从两个异频信号之间的相互关系入手，发现表面杂乱无章的相位和频率变化的周期性规律，利用这一规律实现不同频率信号的直接相位比对。本文首先从传统的相位和频率测量系统出发，分别分析了传统相位和频率测量方法，总结了各种方法的优缺点；紧接着基于异频信号的等效鉴相频率、群相位量子等基础概念设计了群相位法相位比对测量系统，从硬件模块的实现及程序设计两方面详细介绍系统设计，并通过实验数据及数据仿真结果论证了系统的正确性及精度；最后总结了产生误差的原因及论文中的不足。基于群相位法相位比对测量系统，避免了不同频率信号之间的频率转换过程，采用严格对称设计，降低了系统误差和系统设计的复杂度，节约了成本；克服了双混频时差法漂移率大的缺点，具有实际应用性。