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当前无线通信的主流发展方向之一是实现多协议标准的集成。灵活的多标准无线电系统具有良好的可编程性和可重构性，是集成多种无线标准以适应无线协议发展的有效方法。基于分数型锁相环(phase-locked loop，PLL)的宽带低相位噪声频率合成器(frequency synthesizer，FS)是这种可重构无线电中的一个具有挑战性的模块，以满足多种主要的无线通信标准的要求，如蓝牙，WLAN802.11b/g，TD-SCDMA，WCDMA，DCS1800，DVB-T等。基于此，本文主要针对FS的宽带化和低噪化，从低电磁耦合和高品质因子(quality factor，Q)的电感，高性能压控振荡器(voltage-controlled oscillator，VCO)以及低电流失配电荷泵(charge pump， CP)等方面开展研究并提出相应的技术和解决办法，从而实现宽带低相位噪声FS。
首先，研究并分析了基本的锁相环型FS结构，在此基础上给出了环路参数计算方法和噪声建模，阐述了整数及分数型FS的基本工作原理，以及量化噪声和CP电流失配对环路输出相位噪声的影响。
其次，分析了电感之间的电磁耦合问题以及系统中的频率牵引问题，针对普通电感具有的高的电磁耦合敏感性及Q值低等问题，提出了一种高Q值8型电感，验证得到对比普通电感，其可以实现更小的面积和更高的Q值，同时可以有效地减小电磁耦合。
为了解决VCO中高频性能变差的问题，分析了宽带VCO设计中相位噪声随振幅的变化过程，提出了一种自动幅度控制方案来实现高性能的VCO，最后测试得到输出带宽为2.49-4.91GHz，并且1MHz频偏处的相位噪声小于-121.25dBc/Hz；针对VCO中增益变化大的问题，提出了一种采用多种变容管组合改善VCO增益线性度的方法，最后验证得到在4.02-5.48GHz频率范围内，增益变化仅为5.9%。
针对FS中存在的CP电流失配的问题，论文分析了电流失配对FS输出性能的影响，定量地给出了FS中两类杂散和带内噪声与电流失配的关系，并对比了不同的CP优化方案，最后提出了一种新的CP结构，验证得到其在0.15-1.64V的CP输出下电流失配小于0.16%，增益曲线的斜率小于-0.65μA/rad2，具有很好的线性度。
基于以上理论及技术，研究设计并流片了一款调谐带宽为0.4-2.5GHz的宽带低相位噪声FS，选用TSMC180nmCMOS工艺，测试结果表明：带内相位噪声小于-88.22dBc/Hz，带外相位噪声小于-121.21dBc/Hz，锁定时间小于120μs，参考杂散小于-58.38dBc，可应用于多模接收机中。
首先，研究并分析了基本的锁相环型FS结构，在此基础上给出了环路参数计算方法和噪声建模，阐述了整数及分数型FS的基本工作原理，以及量化噪声和CP电流失配对环路输出相位噪声的影响。
其次，分析了电感之间的电磁耦合问题以及系统中的频率牵引问题，针对普通电感具有的高的电磁耦合敏感性及Q值低等问题，提出了一种高Q值8型电感，验证得到对比普通电感，其可以实现更小的面积和更高的Q值，同时可以有效地减小电磁耦合。
为了解决VCO中高频性能变差的问题，分析了宽带VCO设计中相位噪声随振幅的变化过程，提出了一种自动幅度控制方案来实现高性能的VCO，最后测试得到输出带宽为2.49-4.91GHz，并且1MHz频偏处的相位噪声小于-121.25dBc/Hz；针对VCO中增益变化大的问题，提出了一种采用多种变容管组合改善VCO增益线性度的方法，最后验证得到在4.02-5.48GHz频率范围内，增益变化仅为5.9%。
针对FS中存在的CP电流失配的问题，论文分析了电流失配对FS输出性能的影响，定量地给出了FS中两类杂散和带内噪声与电流失配的关系，并对比了不同的CP优化方案，最后提出了一种新的CP结构，验证得到其在0.15-1.64V的CP输出下电流失配小于0.16%，增益曲线的斜率小于-0.65μA/rad2，具有很好的线性度。
基于以上理论及技术，研究设计并流片了一款调谐带宽为0.4-2.5GHz的宽带低相位噪声FS，选用TSMC180nmCMOS工艺，测试结果表明：带内相位噪声小于-88.22dBc/Hz，带外相位噪声小于-121.21dBc/Hz，锁定时间小于120μs，参考杂散小于-58.38dBc，可应用于多模接收机中。