低功耗蓝牙(Bluetooth Low Energy,BLE)射频系统广泛应用于在短距离无线通信和物联网通信中,小数分频器是蓝牙射频收发机中频率综合器的一个重要模块,一般包括多模可编程分频器和∑△调制器两大模块,利用低电压设计降低小数分频器的功耗具有重要意义。论文针对低电压多模可编程分频器中低功耗对工作频率的制约问题,以及调制器在保证杂散抑制能力同时降低硬件开销的问题,设计了一款应用于蓝牙射频收发机中的低电压小数分频器。在多模可编程分频器设计中,改进设计了2/3预分频器,通过内嵌逻辑实现信号前馈,将传统ETSPC 2/3预分频器的单条关键路径分割成2条路径,同时结合IMETSPC结构减少非关键路径的短路电流,实现相同频率下功耗降低;在∑△调制器设计方面,采用基于输出反馈调制器(HK-MASH)的多级噪声整形调制器(HK-MASH1-1-1)结构,在考虑本文具体应用场景下简化了乘法器电路,同时将同步电路寄存器复用在输出反馈电路中,以达到降低硬件开销的效果。论文基于TSMC 40nm RFCMOS工艺,设计了具体的电路与版图,并进行了前仿真和后仿真验证。后仿真结果表明:在0.8V电源电压下,小数分频器的平均电流最大值为0.427mA,频率分辨率为23Hz,分频比范围为56-255,分频器的相位噪声最大值为-151.96dBc/Hz@1MHz,各工艺角下工作频率范围覆盖1GHz-4.5GHz,归一化功率为0.0462mW/GHz@4.5GHz,并且没有明显的频谱杂散出现,满足设计指标要求。