本文从实际需要出发,以如何设计低相位噪声晶体振荡器为研究课题,分析了晶体振荡器相位噪声产生的机理,并探寻了一种新的仿真方法,通过该仿真方法指导的晶体振荡器的设计,达到了很好的相位噪声指标。本文的工作有:1)深入分析了反馈式振荡器的工作原理,分别得出了振荡器振荡的相位稳定和幅值稳定条件,然后以复数振荡方程为计算工具,着重分析了巴特勒振荡电路的工作原理。之后确定了本课题的谐振器选用SC切型,选取巴特勒共基串联振荡电路作为主振电路。随后基于经典Leeson模型,重点分析了巴特勒振荡器的相位噪声,并利用无源网络推导出了LQ的表达式,通过MATLAB计算得出LQ和2C的关系曲线,得出在两者之间合理折中可以降低相位噪声的结论,为接下来的课题设计奠定理论基础。2)介绍了ADS仿真软件以及谐波平衡仿真基础,首先给出了使用ADS理想模型进行仿真的振荡器相位噪声曲线,通过跟理论相位噪声谱结构的比较分析,得出仿真出现错误的原因是由于没有考虑非线性器件噪声的影响,于是探寻了一种新的仿真方法,即建立晶体管的非线性模型,再次进行仿真后,得到了考虑非线性器件影响之后的相位噪声仿真曲线,并且通过与理论相位噪声谱结构的比较证实了该仿真方法的正确性,对接下来振荡器的设计提供了指导。3)对晶体振荡电路的噪声来源进行挖掘,在分析的基础上给出了低噪声晶振的设计原则,设计了频率为80MHz的低相位噪声晶体振荡器。课题研究的最后,制作出80MHz低相位噪声晶体振荡器的样机,然后使用Agilent E5052B信号源分析仪实际测试了该晶体振荡器的相位噪声,测得相位噪声水平为:-140dBc/Hz@100Hz,符合设计要求,并通过与国际上相近频率范围内振荡器相位噪声指标的比较,论证了该方法的价值,完成了本课程的设计。