随着智能汽车时代的到来,车辆定位对于自动驾驶路线规划、车辆碰撞预警等具有重要意义,基于超宽带（UWB）通信的定位技术由于其厘米级的空间定位能力而受到越来越多的关注。在超宽带通信系统中,用于提供精确本振信号的频率合成器是最为复杂和关键的模块之一,同时车辆复杂恶劣的环境对频率合成器的噪声性能、可靠性等都提出了更为严格的要求。本文着眼于车辆定位中的UWB射频通信应用,设计并实现了一款基于低噪声环形压控振荡器和高精度自动频率校准技术的锁相环频率合成器。首先,为了解决宽带下环路参数大幅波动带来的稳定性问题,本文通过公式推导和引入根轨迹图,给出了一种简洁可靠的四阶环路参数设计方法。然后,为了提高噪声性能,在关键模块设计上:为了降低VCO相位噪声,在对VCO相位噪声模型推导分析的基础上,提出了一种双调谐双通道环形压控振荡器结构,降低了调谐增益,并以较小的噪声代价获得了更高的振荡频率;为了降低参考杂散,设计了一种同时采用PMOS和NMOS参考支路的带负反馈的源极开关型电荷泵结构,在保证匹配性的前提下,达到了近似轨到轨的动态范围;为了降低小数杂散,设计了一种MASH 1-1-1结构的Σ-Δ调制器,实现了调制器输出的随机化和量化噪声整形。最后,为了保证在车辆环境下的可靠性,提出一种可二次校准的高精度自动频率校准方案,高精度和二次校准使频率合成器在最差的PVT情况下依然能锁定到正确的频带。本文基于SMIC 0.18μm CMOS工艺完成了锁相环频率合成器的电路设计、版图设计、后仿真分析。仿真结果表明,它在最差的PVT情况下也可以输出3.1-4.8GHz信号,最小频率步长约为380Hz,带内相位噪声约为-74d Bc/Hz,带外相位噪声约为-104d Bc/Hz@1MHz,杂散低于-65d Bc,系统整体功耗约为18m W,整体版图面积仅为0.17mm2。满足低噪声高可靠性的车辆超宽带通信要求,达到了预期设计目标。