高精度频率源的测量常采用双混频时差测量法，先对信号混频然后过零检测，过零点触发计数器测量，如果过零点受噪声污染将导致测量出现误差。该方法对噪声敏感的特性限制了其测量精度的提高，目前改善噪声主要依靠器件噪声的降低，发展较为缓慢，也因此有公司声称：目前基于双混频时差法测量的精度已经没有上升空间了。本文通过研究认为，基于双平衡混频原理，利用本文设计的数字化频率测量系统可以有效解决上述问题，研制出高精度的测量设备，通过软件和硬件平台仿真可实现系统功能，为研制样机进行预研。论文主要工作包括：1.时频信号的特性和稳定度分析。首先在论文前期部分介绍了时间频率的相关概念，研究了影响频标的相位噪声模型，通过方差反演算法推导出各个噪声分量的随机序列表达式，进行时域仿真和验证，同时也介绍了频率稳定度的两种表征方式，以及时频域之间的相互转化.2.研究当前主流频率测量技术。重点研究经典双混频时差测量算法，分析其优缺点，设计了一种将直接相位噪声测量理论与双混频时差测量算法相结合的新型数字化测量系统，保留了各自测量的优势，打破模拟技术的局限性，理论上提高了测量系统的性能指标，并对其中关键技术及模块进行详细阐述。3.系统仿真验证。在充分研究了系统构架后对其在软硬件平台上进行模拟仿真，并自行设计噪声源与实测数据进行对比得到一致的结果，验证系统的可行性4.影响系统精度指标分析。对于本测量系统深入分析其精度的影响因子：量化位数和采样速率，对不同组数据进行实现，得到满足系统需求的最优化配置。