相位噪声是指频率源在内部的各种有源器件的影响下,其输出信号相位的随机变化,是衡量频率源频率稳定度的重要指标。随着电子技术的发展以及高性能微波振荡器的出现,商用的相位噪声测量设备已经不满足当前的需求,需要寻找其他能够测量更低相位噪声的方法。鉴频法相位噪声测量是一种准确度较高,系统结构相对简单的测量方法,然而传统鉴频法只存在理论上的可行性,因其功率损耗过大的缺点导致很难应用于实践当中。随着光电技术的发展,基于光纤延迟线的鉴频法得到了广泛的应用,其不需要参考源即可测量的优点更是使其成为高性能频率源进行相位噪声测量的方法之一。本文首先对常用的各种相位噪声测量方法的测量原理进行了介绍,然后对鉴频法进行了深入研究,针对目前应用广泛的光纤延时自差的方法提出了改进并设计了一套完整的相位噪声测量系统。最后对相位噪声测量的结果讨论了不同的功率谱密度估计方法,根据估计的结果比较了他们各自的估计性能并找出一种适合相位噪声测量的估计方法。本文的主要工作与贡献如下:1.提出了一种改进的基于鉴频法的相位噪声测量系统,使用可调谐光纤延迟线代替移相器,因此在调节相位时不改变自身的插入损耗,从而稳定了混频器本振端的功率,使混频器的射频端与中频端保持严格的线性关系。2.通过进行电路设计、程序设计和系统搭建,使本文提出的相位噪声测量系统得以实现并完成相位噪声测量的功能。3.对几种估计方法的估计原理和估计性能进行了研究和比较。通过对同一相位噪声测量原始数据使用了不同的估计方法进行估计,找出了一种相对适合相位噪声测量的估计方法。