频率合成器能为电子系统提供各种工作频率，是现代射频/模拟和数字电路中不可或缺的一部分。对射频收发系统来说，频率合成器是其中的关键模块，对它的集成化设计是射频集成电路的发展方向。近几年来，SiGe BiCMOS工艺依靠其高性能和低成本的优点在射频和高速电路领域大放异彩，而在目前现有的频率合成技术中，锁相环频率合成方式特别适合基于该工艺实现。不仅如此，这种频率合成方式还能满足高频应用的需求，因此成为目前主流的硅基频率合成技术。本文对面向 X波段的硅基宽带频率合成器展开研究，并基于 BiCMOS工艺以及锁相环频率合成技术完成了对X波段宽带频率合成器的集成化设计。　　本研究在对锁相环路的分析以及对环路各电路模块设计与优化的基础上。锁相环频率合成器内部电路模块复杂，且每个电路模块的性能都会影响整体环路的性能。为此，本文先建立了环路系统的线性模型，并基于该模型完成了对环路噪声、稳定性和瞬态过程的分析，指出了制约锁相环系统性能的关键因素。在此研究的基础上，建立了对锁相环系统中各电路模块的设计和优化方法。文中采用了基于源极耦合逻辑的全差分鉴频鉴相器，其具有很高的鉴相灵敏度且满足高频鉴相的要求；采用了带有偏置拷贝环路的电流转向电荷泵，其达到了很高的开关速度和充放电电流匹配度，避免了电荷分享效应。这两个电路的结合使用，能有效地减小了鉴相死区和输出电流噪声。压控振荡器作为锁相环频率合成器的关键模块，是本文的重点设计内容。为实现宽带特性，本文采用了五位电容阵列来扩展振荡器的输出频率覆盖范围，并通过增加模拟调谐单元来扩展振荡器有效的电压调谐范围。相位噪声是振荡器的重要指标，本文采用了尾电流源噪声滤波技术，并通过优化可变电容和开关MOS管尺寸等多种措施来提升整体压控振荡器的相位噪声性能。为满足高速分频的需求，本文采用了基于电流模逻辑的二分频电路，其具有很高的工作频率和可靠性，依靠此电路，频率合成器可以输出正交的频率信号。为实现锁相环频率合成器输出频率的可调性，采用吞脉冲式的可编程分频器，其中的8/9预分频器仍然由基于电流模逻辑的模拟电路实现，计数器部分则由数字编程语言实现。