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人们日常生活的需求促使了越来越多的无线通信标准相继被发布。以GSM和W-CDMA为代表的第二代和第三代无线移动通信系统因为依赖现有基础设施不能应用在地震灾区等场所；以蓝牙(Bluetooth)和无线局域网(WLAN)为代表的短距离无线通信协议因为支持的点对点通信距离不够远(小于100m)以至于不能应用于大规模无线移动白组网。为了给消费者提供更大的便利,研究既能兼容已有无线通信协议又能支持远距离点对点通信的无线收发器成为了新的亮点。因为降低无线收发器的载波频率可以增大点对点的无线通信距离,无线收发器覆盖的最低频率为50MHz。同时为了覆盖GSM、W-CDMA和WLAN等绝大多数无线通信协议,收发器支持的频段为50MHz到2.5GHz。本论文研究宽带覆盖的频率合成器(FS,Frequency Synthesis),为无线收发器提供50MHz到2.5GHz的本振频率。宽带覆盖导致低相位噪声和快速锁定FS的设计具有一定的挑战性,例如正交压控振荡器(Q-VCO,Quadrature Voltage-Controlled Osillator)很难实现50MHz到2.5GHz的调谐范围。本论文分析了适用宽带FS的架构和提出了一系列电路技术,其由TSMC0.18μm CMOS工艺实现并通过SpectreRF和MATLAB仿真工具进行了验证。提出了基于动态自偏置和辅助尾电流自动幅度控制(AAC,Automatic Amplitude Control)的宽带Q-VCO电路拓扑结构,Q-VCO的频段覆盖范围为1.54GHz到2.8GHz。在沿用动态偏置优点(可以减小Q-VCO尾电流中闪烁噪声对相位噪声的贡献)的同时,Q-VCO利用AAC来避免在高频段处工作在电压受限区,达到优化相位噪声的目的。模拟结果表明Q-VCO在整个调谐频率范围内的幅度变化仅为326mV,较没有AAC时幅度变化的1/2.25；在100kHz频偏和2.8GHz载波频率处有AAC时的相位噪声为-100.1dBc/Hz,较没有AAC时改善了2.51dB。设计了一种快速锁定的差分双斜率鉴频鉴相器(DS-PFD,Dual-Slope Phase Frequency Detector)和双支路电荷泵(DB-CP,Dual-Branch Charge Pump)的架构。差分DS-PFD输出7P1(DNl)和UP0/UP0n(DNo/DNon)用于驱动DB-CP,其中UPo和DN0利用差分输出实现零时间失配。DB-CP包括粗调支路和微调支路。微调支路被分解为两条相同的支路,由传输门、电阻和单位增益放大器连接用于减小动态毛刺,同时在源极负反馈电压管理器的作用下,通过增加微调支路的输出电阻实现全摆幅。当输出频率从1.544GHz跳到1.559GHz时,FS采用DB-CP时环路锁定时间为3.9μs,较仅有微调支路时快8.3μs。利用“参数化”技术设计了电流模锁存器,推荐了一种基于电流模锁存器最小功耗2/3分频器的设计方法。根据以上技术,设计了基于2/3分频器的低功耗可编程多模分频器(PMMD,Programmable Multi-Mode Divider).PMMD的分频范围为75到150,功耗为1.62mW,且在10kHz和100kHz相位噪声分别为-136.41dBc/Hz和-141.57dBc/Hz.通过本论文的工作可以为50MHz到2.5GHz的FS实现打下铺垫,进一步实现基于FS的调频收发器。此外,提出的新型电路技术可应用到其他射频电路模块中,如Q-VCO中降低尾电流噪声贡献的思路可应用到基于吉尔伯特(Gilbert)的混频器。