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微波频率合成器是雷达、通信、电子对抗等电子系统的核心部件，其性能的优劣直接影响整个电子系统的总体性能。相位噪声是频率合成器重要的技术指标之一。本文以降低X波段锁相频率合成器的相位噪声为目标，在频率合成器的总体技术方案分析设计、环路滤波器优化设计、混频器设计以及系统总体试验等方面进行了深入的研究，取得了以下研究进展：
1、根据给定的工作频段和相位噪声等技术指标，对总体技术方案进行了分析论证，确定了对压控振荡器(VCO)二分频输出信号进行混频锁相的频综总体技术方案，并对系统的相位噪声进行了仿真分析。采用二分频锁相的方案，可以大大降低系统的分频比，从而有效地降低了由高分频比引入的相位噪声。另外，将VCO二分频输出信号作为混频器的射频输入，降低了作为本振源的倍频链路的设计与整个系统的实现难度。
2.对混频锁相频率合成系统中C波段900单平衡混频器进行了仿真分析与优化设计。根据锁相环路增益等技术参数要求，优化得到的混频器性能指标为：变频损耗7.5-9.5dB，中频谐波的抑制度优于60dBc，本振与射频信号的隔离度在25-40dB，本振与中频以及射频与中频的隔离度可达100dB。在锁相频综系统试验研究中，该混频模块工作正常，实测变频损耗与仿真结果一致。
3.根据锁相系统的要求，设计了三阶无源环路滤波器。利用仿真软件ADIsim对100MHz晶振以及虚拟VCO进行了建模，并针对不同的环路模型及环路参数，结合软件自带鉴相芯片模型对整个系统的性能进行了仿真比较，选取了9.4GHz处环路带宽为500kHz，相位裕量为45度的三阶无源环路滤波器。在系统级联测试时，通过反复调整实际环路滤波器的带宽，最终当鉴相频率为5MHz时，选定了9.4GHz处带宽为370kHz，相位裕量为41度的环路参数，达到了稳定的相位锁定状态。
4.设计了两个C波段方环耦合高选择性带通滤波器，分别用作为倍频链路的4.8GHz点频高选择性滤波器和混频模块的射频带通滤波器，在倍频链路中有效地抑制了输出信号中的杂散，而在混频器中确保了输入射频信号的频谱纯度。4.8GHz点频高选择性滤波器在4.7-4.9GHz频率范围的插入损耗小于3.1dB，对4.4GHz以及5.2GHz的抑制达50dBe以上。射频带通滤波器的频率范围为4.52-5GHz，插损2.2-4.7dB。所设计的滤波器已成功地应用于锁相频综系统联试中。
5.在开环状态下分别对4.8GHz倍频链路、混频模块、鉴相模块及环路滤波器进行了调试。在此基础上，对整个系统进行闭环调试，研制成功了X波段锁相频综实验样品，并对系统输出信号的相位噪声特性等性能参数进行了测试，实测结果表明，该频率合成器输出频率范围为9.05-9.40GHz，输出功率介于6.64-8.78dBm之间，相位噪声优于-108.8dBc/Hz@10kHz，杂散抑制优于45dBc，频率步进10MHz，性能稳定，满足系统的指标要求。