相干布居囚禁(CPT)是一种量子干涉现象,由原子与相干光相互作用所产生,利用该技术制造的原子频标具有体积小、功耗低、启动快等优点。在原理上,CPT原子频标是唯一能把物理系统制成芯片级尺寸的原子频标,其可以用不同的原子来实现,其中铯原子频标具有最高的精度和稳定度,因此具有更加广阔的应用前景。根据铯原子频标的工作原理,一个具有低功耗、小体积、低相位噪声性能且能在4.596GHz频率附近调谐的微波信号源是系统中至关重要的组成部分,用于在一定频率范围内进行小步长扫描而获得CPT的峰值信号,并实现铯原子频标的闭环锁定。基于此,本论文研制了一个可用为铯原子频标中微波信号源的低相位噪声4.596GHz压控振荡器,要求其面积小于1cm2,功耗小于20mW,输出功率高于-3dBm,自由运行时相位噪声优于-55dBc/Hz@1KHz,经过锁相环锁定后的环路相位噪声优于-75dBc/Hz@300Hz。对于该压控振荡器的设计,采用的方法是负阻分析法和带虚拟地的传输分析法,并在时域和频域对其性能进行仿真评估。另外,为了实现电路的精准仿真,对该压控振荡器中的关键部件,即变容二极管进行了实际工作环境下的参数提取,并为其建立了等效电路模型。最终,所实现压控振荡器的PCB大小为0.60cm2,功耗为19.6mW,输出功率为-1dBm,自由运行的相位噪声为-60.86dBc/Hz@1kHz,经过锁相环锁定后的环路相位噪声为-83.57dBc/Hz@300Hz,压控调谐灵敏度约为110MHz/V,均优于设计指标。另外,所设计压控振荡器在高低温测试中能够保持性能稳定。目前,该压控振荡器已成功生产了1000个,且其测试性能均优于设计指标。