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无线通信技术采用电磁波替代了传统的电缆,并不断追求着更高的便携性。由于尺寸的优势,集成电路成为实现该技术最合适的载体。本论文围绕集成射频收发机的关键模块频率综合器展开研究,主要针对锁相环型频率综合器,从相关理论入手,系统的阐述了环路参数计算,模块电路设计,版图规划以及流片测试的全过程,并在压控振荡器尾电流源的选择、低电源电压振荡器的实现和高频电流模式逻辑(CML, Current-Mode Logic)分频器的设计上提出了相应的解决思路。论文完成以下研究内容：全面的分析了锁相环的工作原理,频率特性和噪声特性,讨论了环路中主要非线性效应的来源和作用机理,并给出相应的解决方法。总结了几种改善相噪性能的技术。比较了有无尾电流源对于压控振荡器的影响,据此提出一种用于正交压控振荡器(QVCO, Quadrature Voltage-controlled Oscillator)的改进型开关偏置电流源结构。该结构可以在工作中形成“伪高阻”状态,避免线性区交叉耦合管对于谐振腔的损耗,同时保留传统开关偏置技术的优点,抑制闪烁噪声的产生。该QVCO通过0.18μmCMOS工艺实现,在1V电源电压下振荡在4.56GHz,实现了186.5dBc/Hz的FOM(Figure of Merit),调谐范围为17.3%。讨论了低电源电压压控振荡器(VCO, Voltage-controlled Oscillator)设计的必要性和面临的问题,提出了一种基于电感偏置网络的电路结构。该结构中交叉耦合管栅端的信号幅度可以达到谐振腔输出幅度的3倍以上,详细的理论推导证明这会减小交叉耦合管的沟道噪声贡献,从而改善VCO的相位噪声性能。同时,电感偏置网络还会在振荡频率和谐振腔品质因子(Q值)上带来一定的提升。结合自适应体端偏置技术的应用,该VCO在0.3V电源电压下可以稳定工作在4.9GHz, FOM达到192.5dBc/Hz。0.13μm CMOS工艺下的测试结果验证了这种电感偏置网络技术的有效性。介绍了环路分频器、双模预分频器和除2分频器的的分类与工作原理,针对除2分频器在工作频率和分频范围设计上的难点,分析了用于CML结构的感性峰化技术并在0.18μm CMOS工艺上进行了实现。测试结果显示该CML分频器消耗了3.6mW的功耗并实现了2-9GHz的工作范围。同时给出的还有两种结构预分频器的流片测试结果。按照脉冲超宽带(IR_UWB, Impulse Radio Ultra-Wideband)系统指标,对锁相环的参数进行了详细计算。设计了反馈结构的电荷泵电路,相比于传统结构提升了66%的动态范围。介绍了PS计数器和Sigma Delta调制器(SDM,Sigma-Delta Modulator)的实现方法。在0.18μm和0.13μm CMOS工艺上实现了两款应用于IR_UWB6-9GHz频段的小数锁相环,测试结果显示其相位噪声分别为-68.6dBc/Hz@10KHz.-111.3dBc/Hz@1MHz和-80dBc/z@10KHz.-111.8dBc/Hz@1MHz,满足系统要求。