本论文所研究的课题是中科院上海天文台时频中心氢原子钟中的一个子课题，要求实现L波段低相噪、高频率稳定度和低成本的频率合成器。频率合成技术是电子系统实现高性能指标的关键技术之一，也是现代通信技术中一个重要的研究方向。 本文叙述的是采用锁相原理设计的频率合成器。首先介绍锁相环的基本原理和基本组成部分，然后介绍锁相环频率合成器的设计方法，主要介绍由电荷泵鉴相鉴频器和无源环路滤波器构成的锁相环频率合成器。由于锁相环频率合成器的带外相位噪声主要由压控振荡器决定，所以设计一个性能良好的VCO是本设计的一个重要环节，为了降低相位噪声，我们采用了短于λ／4的同轴介质谐振器做为压控振荡器的谐振回路中的电感，然后用ADS仿真软件进行VCO的仿真设计，并给出了仿真数据和实际测量结果。最后给出了用ADF4212和无源环路滤波器构成的频率合成器的控制方法和实际测试结果，ADF4212简化了电路设计，有利于氢钟的小型化。 测试结果表明达到了设计要求，相噪指标为-92dBc／Hz@10kHz，杂散抑制75dBc，短期频率稳定度为1.9×10-13／s。