压控振荡器(VCO)是锁相环(PLL)的核心组成模块,也是射频收发机中的关键模块,其相位噪声性能决定了收发机的选择性和灵敏度。高Q值集成电感制备的难度限制了VCO的相位噪声性能,使得全集成VCO的设计成为一个难点。SiGe BiCMOS工艺具有特征频率高和噪声性能好的优点,因此被广泛应用于射频集成电路的设计中。 本研究设计了一个基于SiGe BiCMOS工艺的应用于卫星数字电视(DVB-S)前端调谐芯片的全集成VCO。论文总结了VCO的研究现状,并根据应用背景确定了本课题的设计指标；详细分析了VCO的设计理论,包括振荡器工作原理、VCO性能指标、常用结构以及Leeson和Hajimiri相位噪声模型等,分析了Bipolar器件的噪声源,并在此基础上研究了Bipolar VCO相位噪声优化技术；重点设计了应用于卫星数字电视调谐芯片的宽带低噪声VCO。本设计采用多VCO切换的方式来实现宽调谐范围,采用八个VCO覆盖整个频率范围,同一时刻只有一个VCO处于工作状态。针对Bipolar器件的噪声特点,每个VCO的设计采用了改进型交叉耦合结构,用尾电阻替代了传统的尾电流源,从而消除了尾电流源的冲击噪声(Shot Noise)。通过精心设计电路参数,获得了低相位噪声。论文还设计了输出缓冲器(Buffer),将八个VCO的输出转化为一路信号,并对VCO核心电路的输出进行适当放大,使其输出满足后级分频器的需要。本设计的实现基于捷智半导体(JAZZ)0.35μm SiGe BiCMOS工艺库,在电路设计完成后,进行了电路的版图设计与仿真,结果表明VCO的调谐范围能够覆盖2.25-4.5GHz,全波段相位噪声均低于-96dBc/Hz@100kHz。