频率合成器广泛应用于通信工程,消费电子产品等领域,随着通信技术和集成电路工艺的进步以及对芯片低功耗,小尺寸,全集成和高性能的要求,频率合成器已经由分立元件向集成电路,由整数型向分数型发展。本文以应用于DVB-H移动数字电视中的△∑分数频率合成器为研究对象,从系统和电路级对频率合成器的环路和噪声优化方面的设计做了深入的研究。首先,在系统级,根据DVB-H标准,推导了频率合成器的系统指标,分析了频率合成器的体系结构和选择△∑分数频率合成器的设计依据。其次,通过对系统的相位裕度,环路带宽,零极点频率等环路参数之间关系的分析,提出了一种四阶无源环路滤波器优化设计的估算方法,对整个频率合成器建立了行为级模型并进行仿真验证。接着对△∑调制器和环路的噪声特性进行了详细的分析计算,指出了噪声的优化必须在抑制△∑量化噪声和带内噪声之间进行折衷以达到所需要的指标。然后在电路级,对环形压控振荡器和LC压控振荡器电路进行了设计和比较,最终选择LC-VCO用于设计的频率合成器。同时指出了在没有功耗限制的情况下,环形VCO也可以达到很好的相位噪声指标。此外还对鉴频鉴相器,电荷泵和△∑调制器也进行了分析。最后,采用TSMC 0.18um CMOS工艺对整个频率合成器进行了流片和测试。测试结果表明,测量的相位噪声和计算仿真的相噪声吻合,采用整数分频可以满足DVB-H的相噪声指标,分数分频在低频时满足DVB-H的相噪声指标,高频时的相位噪声有待改善,实际环路带宽比设计的要小。这些结果都为今后的研究工作提供了参考。