相位噪声是表征频率源稳定度的关键指标之一。随着频率源领域的技术革新,频率源的性能不断提升,其相位噪声量值不断减小。传统相位噪声测量技术很难满足新的测量需求,如何实现高分辨率、高精度、低时间响应的相位噪声测量已经成为亟待解决的问题。本文通过探索周期性信号间相位差信息的特征,提出了一种基于数字化线性鉴相技术的相位噪声测量系统。具体研究贡献如下:1.针对传统鉴相方法都是以标称为同频的周期信号比对为基础的问题,提出了一种数字化线性鉴相方案。通过对比发现标称频率为倍数关系的周期信号,其相位差信息的变化不仅表现出单调变化规律,而且也具有周期变化规律。以此规律为基础,利用模数转换器作为数字化线性鉴相器,通过现场可编程门阵列电路将比相区间控制在线性区内,并结合数字信号处理技术,实现了异频信号间高精度线性鉴相。2.针对传统相位噪声测量方法要求参考源的噪声量值远低于待测源噪声量值,否则参考源的噪声会淹没待测源相位噪声的问题,以数字化线性鉴相为基础,提出了双路数字化线性鉴相方案。该方案使用双路对称数字化线性鉴相链路,结合互相关理论,有效减小了由测量链路引入的不相关噪声对测量相位噪声结果的影响。3.针对数字化线性鉴相方案在线性区可能产生测量误差的问题,从微观和宏观两个方面分析了误差产生的原因。创造性地应用量化模糊区效应修正系统量化误差,应用公式校正算法修正线性区两端可能出现的轻微非线性误差,有效提高了系统的测量精度。4.针对常用非参数谱估计算法和参数谱估计算法进行了仿真分析,选定了适用于本文设计系统的谱估计算法。为了提高谱估计性能,在原有谱估计算法基础上融合了分段多次互相关算法。通过模拟相位噪声仿真验证,该融合谱估计算法方差性能好,谱分辨率高,可以有效节约系统存储资源,减少系统运算量和系统响应时间。5.实现了基于数字化线性鉴相技术的相位噪声测量系统的软硬件设计,并利用设计系统完成了多个频率源的自校对比实验和互比实验。从时域、频域两个方面实现了对频率源噪声状况的测量。实验证明,本文设计系统能够从瞬态开始覆盖更广泛的响应时间,完成频率稳定度和相位噪声测量。自校状态下,设计系统频率稳定度可达10-131s量级,本底噪声可达-164d Bc Hz@（29）10k Hz。互比状态下,通过对比相同频偏变化范围内设计系统与5125A测量结果之间的功率下降值差异,确定了本文设计系统的相对误差范围。