通信安全对于每个使用互联网的人来说都是基本诉求,从个人到国家都希望可以有完全安全的通信方式。量子通信的出现为绝对安全的通信提供了可能。量子密钥分配是量子通信领域最可能实现的分支,其与一次一密算法的结合在理论上就可以实现绝对安全通信。在通信速率要求越来越高的情况下,量子密钥分发配系统的工作频率正朝着GHz量级发展。决定工作频率很重要的一项因素便是其收发模块的驱动频率,故GHz级的信号发生器的研发就显得尤为重要。然而国内在GHz级的信号发生器实现上远远不如国外,因此本文设计GHz级的信号发生器具有重要意义。本文根据量子密钥分配系统中收发模块的驱动,设计一款基于锁相环的GHz方波信号发生器装置。此信号发生器输出带宽高,且为满足多场景使用,在具备延时及调幅功能的同时设计高频率输出通道与低频率输出通道。频率合成方式采用锁相环频率合成技术。为了实现高精度延时,提出了一种高精度可编程延时芯片与锁相环芯片相结合的方法,延时范围广并且精度高。由于延时芯片发热严重,延时模块配备了基于半导体制冷器TEC与PID控制技术的温度控制模块,延时精度以及稳定性、可靠性得以提高。对于幅值调节功能的设计,提出将专用于高速光通讯的驱动芯片应用到幅值调节上,驱动芯片内部采用带宽扩展技术提升工作带宽,其在全频段性能优越,且此芯片的使用降低了电路复杂度,减小了电路面积。软件设计实现人机交互UI模块和IO模块两部分。其中,UI模块实现的人机交互功能包含键盘检测模块,LCD显示模块以及LED显示。用户通过键盘设置输出参数,从键盘检测模块中获取键盘事件,然后从LCD界面中得到响应。IO模块,包含各种芯片的驱动模块。在频率合成模块程序设计中设计了各个通道的频率算法,实现多通道同时输出;在延时模块设计中利用延时算法实现延时功能;幅值控制与温控调节模块分别实现幅值调理与精密温控。本文实现输出方波信号,6路独立时钟输出,工作频率范围1 MHz～1 GHz宽频带输出,频率误差在1%以内。其中设计两个高速差分输出通道,输出频率范围为10 MHz～1 GHz,输出幅度范围为0.2～0.8 V且连续可调,步距0.1 V。同时为了满足设备使用场景多元化,满足其它可能的需求,另设计四个单端低频率输出通道,输出频率为1 MHz～200 MHz,输出固定电平为LVTTL电平。六个输出通道间的相对延时精度小于50ps。