相位噪声一般是指在系统内各种噪声作用下引起的输出信号相位的随机起伏。通常相位噪声又分为频率短期稳定度和频率长期稳定度：所谓频率短期稳定度, 是指由随机噪声引起的相位起伏或频率起伏；至于因为温度、老化等引起的频率慢漂移，则称之为频率长期稳定度。通常我们主要考虑的是频率短期稳定度问题，可以认为相位噪声就是频率短期稳定度。其中，短期稳定度在时域内用艾伦方差来表示，在频域内用相位噪声来表示。
相位噪声的定义
相位噪声是指单位Hz的噪声密度与信号总功率之比，是评价频率源(振荡器)频谱纯度的重要指标。一个振荡器在某一偏移频率处的相位噪声定义为在该频率处1Hz带宽内的信号功率与信号的总功率比值。
在上图中，相位噪声是用偏移频率fm处1Hz带宽内的矩形的面积与整个功率谱曲线下包含的面积之比表示的，约等于中心频率处曲线的高度与fm处曲线的高度之差。
相位噪声的测量
传统的测试方法主要有直接频谱仪法、基于低通采样的鉴相法,基于带通采样的中频频谱分析法，以及数字相位解调测试法。
1、直接频谱仪法
直接频谱仪法是一种最容易、最简单的相位噪声测量技术，它可以直接显示单边带相位噪声Lp(f)，精确地显示两边带上的离散信号。该方法最适宜测量漂移较小但相位噪声相对较高的信号源，其缺点是不能测量频谱纯净的信号源，这主要是受频谱仪的动态范围和最小分辨带宽的限制；不能分辨调幅噪声和相位噪声，故对调幅噪声严重的信号源不能直接测得相位噪声Lp(f)，也不适于测量漂移严重的信号源的相位噪声Lp(f)。
该方法按照相位噪声的基本定义，首先测量中心载波的信号功率，然后测量某一频偏处噪声功率，最后做计算即可得到相位噪声值。
2、鉴相器测试法
这种方法是将被测信号与一同频高稳定的参考源进行正交鉴相，鉴相器输出信号经低通滤波器和低噪声放大器后输入到频谱仪或接收机中。如下图所示：
在此方案中，采用外差方式将被测源信号降至中频，在中频用晶体滤波器和含VCXO（压控晶体振荡器）的PLL提纯，以获取被测信号的连续载波信号，该信号经相移后与被测信号在鉴相器中正交鉴相，提取被测信号的相位噪声。提纯载波信号的目的是为了避免被测信号中的相位噪声与载波信号在鉴相器中互相抵消，造成测试误差。鉴相器将被测信号的相位噪声转换为电压噪声，经A/D、FFT、功率谱估计等信号处理后，测得Sj(f)或Lp(f)。如果用于连续波相噪测试，则该测试系统的相位提纯支路可进一步简化。
该方案的优点是采用外差方案，被测信号频率范围宽，系统灵敏度较高。缺点是载波提纯，移相器的研制较困难，而且移相器、晶体滤波器特性、鉴相增益等受温度和噪声大小等诸多因素的影响而变化，不易实现自动化测量。
3、中频频谱分析法
被测源信号与参考源信号混频后产生一个中频信号，该信号经声表（SAW）滤波器，低噪声放大后进入A/D变换器，A/D变换器的采样频率需满足带通采样定理，采样频率信号由DDS和PLL产生，采得的数据经高速缓存送入PC进行数据处理，经FFT、功率谱估计等，获得的Sj(f)或Lp (f)可直接在PC屏幕上显示。
该方案在中频进行带通采样，利用现代数字信号处理技术获得被测脉冲调制波的Sj(f)或Lp(f)，大大简化了脉冲调制波频稳测试系统的复杂度，并具有测试高度自动化的优点。随着高速、高精度A/D变换器技术指标的不断提升，测试系统的灵敏度将更进一步提高，并满足现代脉冲调制波频稳测试的更高要求。、
4、数字相位解调测试法
针对以上测试方法的不足，目前最新的相位噪声测试的方法为数字相位解调法。该测试方法可以直接进行I/Q解调测量，转换为Sj(f)，再计算Lp(f)。数字相位解调法无鉴相器和锁相环，所以不需要进行环路带宽修正，可以简化校准过程。该测试方法可以测量CW相位噪声，脉冲相位噪声，附加相位噪声，脉冲附加相位噪声等多项指标。同时该测试方法具有极低的参考源相位噪声、高速互相关，可以明显提高测试的灵敏度，并且可以在大信号存在时测量小电平信号的相位噪声。
相位噪声是许多现代电子系统和设备（包括测控、雷达、通信、导航、干涉仪、射电天文、电子测量和近代物理实验等）的一项重要技术指标和关键性技术问题，通过相位噪声的表征和测试的研究，找到影响频率源稳定性的因素，可应用于频率源的设计和研制提高频率源的质量。
来源：广播科技
