无线通信技术的迅猛发展以及CMOS工艺的进步推动了全集成射频收发机的研究与开发，其中高性能的频率合成器是决定整个射频电路性能的关键。论文介绍了基于电荷泵型锁相环的频率合成器的组织结构和线性模型；研究了锁相环中压控振荡器的工作原理以及基本电路结构和设计指标；根据相位噪声的数学模型对振荡器的相位噪声进行了分析；比较了传统双模预分频器和基于相位切换技术的双模预分频器的优缺点。论文根据Zigbee2.4GHz无线收发机的性能要求，采用TSMC0.18μm RFCMOS工艺设计了5GHz电感电容压控振荡器和双模预分频器。压控振荡器采用互补型全差分交叉耦合结构，通过二进制可变电容阵列实现多频段频率调谐，提高了输出摆幅并优化了相位噪声；同时采用自动振幅控制电路，保持输出振幅稳定。预分频器采用相位切换结构实现双模分频，并对二分频器采用电流模逻辑结构，提高了电路工作速度并降低了功耗。在SpectreRF软件环境下对电路仿真，结果显示，电感电容压控振荡器的振荡频率为4654-5172MHz，中心频率约为4.87GHz，调谐范围可达37.2%，核心振荡电路功耗约为0.74-2.75mW，中心频率频偏100KHz处的相位噪声为-91.34dBc/Hz；小数双模预分频器分频比为32/32.5，最高工作频率可达到7GHz，最大功耗为2.83mW，输出信号上升/下降时延分别为91.6ps和95.9ps。由仿真结果可知，所设计的电路符合系统的性能要求。