频率合成器作为卫星通信变频器的核心部件，其性能的优劣直接影响到通信的质量。随着卫星通信频段向Ka频段发展，可用的通信带宽扩展到2GHz，对频率合成器的频率稳定度、相位噪声、频率带宽和输出杂散等指标有更高的要求，对高性能频率合成技术的研究需求也越来越急迫。本论文正是针对以上问题，以高性能宽带频率合成技术及其在Ka频段卫星通信的应用为主要的研究内容，在分析当今频率合成技术发展趋势和对频率合成技术原理深入分析的基础上，对低相噪、低杂散频率合成器设计进行详尽的讨论和研究。主要内容为：1．研究低相噪，宽带锁相频率合成方法，提出了一种基于偏移源的频率合成方法。该方法中，偏移源的相噪和带宽决定了最终频率合成的相噪和带宽。偏移源采用取样脉冲锁相+4波段开关切换CRO的方案来实现，这样就解决了低相噪和带宽的关键难点。2．研究低相噪参考源频率合成方法，提出一种倍频+恒温晶振+锁相的方案，同时改善了50MHz参考源近端和远端相噪。3．研究VCO频率预置技术，提出一种基于鉴频鉴相器（PFD）的频率预置方法。该方法在传统环路的基础上增加VCO频率预置环路，该环路由一个开关和一个数字锁相芯片组成，利用数字锁相芯片内部的PFD强大的频率捕获能力实现VCO频率预置。该方法解决解决了环路无法入锁的关键难点。4．研究宽带锁相频率合成方法，提出了一种宽覆盖、低相位噪声的锁相频率合成方法。该方法通过实时调节锁相环鉴相器的鉴相增益，以对VCO的等效压控灵敏度非线性进行均衡，从而实现在宽覆盖范围内合成环环路带宽基本保持恒定，以确保较宽频率覆盖范围内低相噪性能的一致性。