高性能振荡器一直是无线通信射频前端的研究热点。随着无线通信标准日渐增多,终端设备需要支持的模式和频段越来越多。在单片收发机中,宽带、低相噪和低功耗的振荡器是必须具备的部件。本文使用130nm CMOS工艺研究并设计了三个高性能振荡器。1、本文针对GSM移动通信应用设计了数字控制振荡器。振荡器的频率、偏置以及滤波控制信号控制均为数字信号。其改进的二次谐振结构在宽带内对地实现高阻。振荡器覆盖3.1-4.5GHz,满足GSM移动终端全频段对频率和相噪的需求。得益于数字控制的电路结构,振荡器在全频段的归一化相位噪声低于-165.4dBc/Hz@20MHz,且保持低于7mW的超低功耗。2、本文基于线性时变相噪模型,研究了谐波振荡对相位噪声的影响,并使用紧凑的变压器设计了双谐振频率的谐振器。改善的漏极波形极大的降低了相噪,使得该振荡器在4.8-6.8GHz的频段内获得了低于-170dBc/Hz@20MHz的归一化相位噪声。3、本文针对GSM/WCDMA发射机对多个频段的需求,设计了宽带振荡器。同样是基于紧凑的变压器结构,次级的开关产生跳变的等效电感,由此产生的高低两个频段覆盖从4.8GHz到8.47GHz超过54%的相对带宽。改进的次级电路中加入了AMOS电容,避免了寄生电容在开关打开时对相噪的不利影响。振荡器归一化相位噪声全频段低于-162dBc/Hz@20MHz,满足GSM/WCDMA发射机对相噪的需求。本文深入研究了振荡器的电路结构、噪声产生机理,改进了振荡器的相噪以及带宽性能,为多模多带振荡器的设计与实现提供了有益的参考。