锁相环是通信系统的重要模块,锁相环的性能在很大程度上制约着通信系统的整体性能,本文以802.11.b为应用背景,围绕电荷泵锁相环的原理、相位和噪声模型、电路设计等方面进行如下研究:阐述了锁相环的历史发展脉络和背景意义,分析了电荷泵锁相环的原理及时域相位模型,分析并讨论了电荷泵锁相环噪声性能和环路参数。阐述了压控振荡器、分频器、鉴频鉴相器、电荷泵及环路滤波器的一般结构、工作原理和数学模型,并推导一些重要的的数学公式。介绍了设计这些模块可能要注意的问题。详细介绍了本文设计的亚采样锁相环原理和结构,阐述了亚采样鉴相器的原理和数学模型,分析了亚采样电荷锁相环的噪声性能和时域相位模型,阐述了一般亚采样锁相环结构的环路滤波器电容面积过大的问题和解决方法。在上述基础之上,本文提出了一种双环路鉴相增益可调的亚采样电荷泵锁相环设计方案,其核心环路和FLL环路的鉴相增益都可以调节,这使得该锁相环抗PVT变化能力更强,良率更高。本文采用宏力GSMC 0.18μm工艺完成亚采样电荷泵锁相环各电路模块原理图设计、版图设计和性能仿真。由于GSMC 0.18μm工艺没有提供电感模型,本文选择了环形振荡器做为锁相环的压控振荡器。为了减少压控振荡器的调谐增益,本文设计了8段调谐曲线的压控振荡器,该压控振荡器的调谐增益为200MHz/V,其频率范围达到1.2GHz~2.8GHz。在FLL环路的电荷泵设计中,采用了电流在5μA-155μA可调的设计,该电流大小由数字信号控制调节,可以减小其受PVT变化的影响。仿真的结果表明该锁相环的功耗为8mW,在2.4GHz处的锁定时间为12μs,其压控振荡器的噪声性能为-94.6dBc/Hz@1MHz,锁相环的整体相位噪声为-108dBc/Hz@10KHz。