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随着现代移动通信技术的快速发展,为满足无线数据流量的快速增长,无线通信系统需要更快的数据传输速率。而高集成度,低成本的无线收发机是工业界一直以来追求的目标。互补型金属氧化物半导体(CMOS)因其高集成度,低成本,低功耗的优势在毫米波领域的应用越来越受到关注。未来5G通信对于工作在毫米波频段的频率源有很高的需求,需要毫米波频率源具有很高的带宽和很低的相位噪声。本文致力于CMOS毫米波频率源中的关键电路研究,解决毫米波频率源中带宽和相位噪声的问题。本文首先对频率源中的各个模块及其性能指标进行了介绍,分析了倍频器及分频器在频率源中的重要作用,表明毫米波频率源对宽带和低功耗的倍频器和分频器的需要。对于小数分频锁相环的应用,本文仿真了一款基于65nm标准CMOS工艺的40-47分频比的多模分频器,最高工作频率为6GHz。对高频频率源难以实现的问题,本文基于65nm标准CMOS工艺设计了一款注入锁定三倍频器,通过降低谐振腔品质因数(Q)的方式提高了三倍频器的锁定范围,详细叙述了其电路的原理图仿真,版图设计和后仿真,介绍了芯片的测试环境,并对芯片的测试结果进行了分析。本文设计的注入锁定三倍频器芯片面积为0.56mm~2,功耗4.6m W。在0dBm的输入功率下,锁定范围为23.4-27.42GHz。对于高频分频器带宽窄和功耗大的问题,本文基于65nm标准CMOS工艺设计了一款宽带低功耗注入锁定分频器芯片,芯片面积0.07mm~2。采用基于变压器的四阶谐振腔提升了分频器的带宽,去除了电路的尾电流源使分频器的功耗降低,大幅度的提升了分频器的品质因数。测试结果表明,分频器在0dBm的输入功率下,锁定范围为32.3-61.9GHz,功耗仅为1.2mW,品质因数为24.7GHz/mW。分频器及倍频器芯片的设计为毫米波频率源电路的设计提供了很多思路,对提升毫米波频率源性能有重要意义。