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低相位噪声压控振荡器(Low-Phase-NoiseVoltage-ControlledOscillators，简称低噪声VCO)的设计是实现高性能射频(Radio-Frequency,简称RF)通信系统的关键。根据Leeson相位噪声理论，人们普遍认识到设计低相位噪声LC-VCO的关键是高品质因数(Q)振荡回路的实现。振荡回路的Q值主要由电感的Q值决定，因此设计低噪声VCO的最直接也是最有效的方法就是设计高Q值的电感。而且人们也认识到LC-VCO的拓扑结构及偏置电路对VCO的相位噪声也有很大的影响。
最近有的文献提出了Leeson相位噪声模型噪声系数F的表达式(适用于交叉耦合LC振荡器)。此表达式表明VCO的相位噪声不但与VCO的偏置电路有很大的关系，而且与交叉耦合管的沟道噪声系数γ有关，但此表达式并没有表明VCO的相位噪声与交叉耦合管的宽度有关。基于这个理论出现了许多有关偏置电路滤波技术的文章，而有关交叉耦合管优化的文章却很少见。本文对交叉耦合LC-VCO的相位噪声与交叉耦合管沟道宽度的关系做了一定的研究，在理论上作了尝试性的推导，得出了一般情况下交叉耦合管的沟道宽度越大VCO的相位噪声越低的结论，并设计了两个交叉耦合LC-VCO，用EDA软件的仿真结果验证了这一结论。
本文的主要目标就是实现一个能满足数字电视(DTV)前端调谐芯片设计要求的下变频VCO(基于Charter-RF工艺库)。VCO的具体设计指标如下，中心频率：1.18GHz；调谐范围：11％；相位噪声：＜-85dBc/Hz@10kHz。
论文的工作就是围绕这一目标展开的。本文首先介绍了VCO的基本工作原理，然后总结了VCO的相位噪声理论并对之进行了研究，得出了一般情况下交叉耦合管的沟道宽度越大VCO的相位噪声越低的结论，并提出了负载限制区的概念，接下来利用这些理论进行了低噪声VCO的设计(包括版图设计)，VCO交叉耦合管设计的仿真结果验证了本文观点的正确性，最后对VCO的仿真结果进行了分析和解释。在设计VCO时，本文主要的设计方法和工作如下：1、选用互补型交叉耦合LC-VCO(简称CMOS-VCO)的拓扑结构，仿真结果验证了CMOS-VCO的性能优于单交叉耦合VCO的性能；2、基于Charter-RF工艺库的特点，选用了有利于降低相位噪声的无源器件(电感、变容管和MIM电容)；3、VCO的相位噪声受到变容管的影响，变容管越大，VCO的相位噪声越高，因此本文采用了开关调谐与变容管调谐相结合的调谐方法；4、从系统的角度出发，本文提出了满足电荷泵输出电压要求的VCO设计方法；5、在设计VCO的交叉耦合管时，利用本文的观点对交叉耦合管采用了优化设计；6、本文还利用滤波技术实现了VCO的低噪声偏置电路。
不少文献在引用VCO输出电压幅度的公式时，没有区分互补型交叉耦合LC-VCO与单交叉耦合LC-VCO输出幅度公式的不同。有些文献只是对VCO幅度公式做了定性的说明，并没有给出详细的数学推导。本文分别对互补型交叉耦合LC-VCO与单交叉耦合LC-VCO输出幅度公式做了数学推导。
本文设计的互补型交叉耦合LC振荡器相位噪声达到了-93.6dBc/Hz@10kHz、调谐范围为11％，功耗为57mW。