相位噪声测量仪能够针对信号源的载波频率、功率和相位噪声等参数进行测试及瞬态分析，广泛应用于晶体振荡器（XO）、压控振荡器（VCO）、介质振荡器（DRO）、频率合成器（PLL）以及频率合成电路的相位噪声测试。技术指标有相位噪声测量灵敏度、测量不确定度、分析频偏范围以及测量速度等，相位噪声测量仪的性能优劣主要通过测量灵敏度和测量速度来判断、前者更为重要。常用的相位噪声测量技术有：延迟线鉴频法、参考源鉴相法和直接频谱测量法，前两者常见于专用的相位噪声测量仪中，鉴频法主要用于非稳定信号源（载波频率漂移较大）的相位噪声测试，鉴相法用于稳定信号源的相位噪声测试；频谱仪就是基于直接频谱法来测量相位噪声，但是该方法的测量灵敏度通常不高。此外，近年来也涌现了一些新的技术，例如基于数字解调的相位噪声提取、数字延迟线以及互相关等技术，这些新技术的应用很大程度上提高了相位噪声测量仪的灵敏度。

相位噪声测量仪通常主要由下变频单元、鉴频鉴相单元、参考源单元、中频通道单元、采集处理单元和CPU单元等组成（见图）。下变频单元的作用是扩展仪器的工作动态范围，不是必不可少的组成部分。仪器工作在鉴频模式时，参考源作为本振将被测信号混到固定中频，中频信号功分为两路，一路经过延迟线移相、另一路直通，通过控制中频频率使两路信号相位正交，通过延迟线鉴频提取被测信号的频率抖动噪声，经采集和功率谱密度分析之后转换为相位噪声。鉴相工作模式时，通过锁相环来实现参考源与被测源同频正交，处理过程类似。中频通道单元主要起到滤波和放大的作用，它可以提高仪器的测量灵敏度。另外通过构建两个平衡的测量通道，采用互相关算法可以进一步提高仪器的测量灵敏度。采集处理单元完成噪声信号的采集处理，需满足仪器分析频偏和测量速度的要求。仪器使用过程中，有几点需要注意：起始分析频偏设置越小测量时间越长，但测量灵敏度越好；在相同起始分析频偏时，中频增益设置越大，灵敏度越好；如果分析频偏和中频增益设置最佳时还不满足灵敏度的测试要求，可以适当设置互相关次数来提高仪器的测量灵敏度，但测量时间会成正比增加。相位噪声测量仪价格较为昂贵，通常应用在对相位噪声测量灵敏度要求较高的场合，例如雷达、卫星通信和电子对抗装备中收发模块的本振测试，高性能晶体振荡器的计量测试以及其他高纯高性能信号源的测试等。

相位噪声测量仪组成示意图