随着互联网技术迅速发展和智能终端的广泛普及,人们对无线数据传输速率的要求越来越高,毫米波通信正逐渐成为研究热点。频率源为毫米波通信中收发系统提供本振,其相位噪声、调谐范围、频率稳定度和功耗对整个收发信号质量至关重要。本文以国内毫米波无线通信标准Q-LINKPAN为背景,采用TSMC90nmCMOS工艺,设计了45GHz毫米波锁相环关键电路芯片。论文主要内容如下：本文首先对整数型锁相环结构进行了介绍,分析了环路滤波器的计算方法并对环路相位噪声进行了建模。对压控振荡器的相位噪声模型进行了分析,由此得到几种改善相位噪声的方法。压控振荡器采用电流源偏置的电感-电容交叉耦合结构,为了减小谐振腔中的寄生电容,交叉耦合对管采用共质心对称的版图布局并采用变压器隔离谐振腔电路和缓冲电路。为了提高仿真结果和测试结果的一致性,重新设计工艺库中的电感和变压器,采用HFSS对压控振荡器整体版图进行了后仿真。经过测试,压控振荡器的输出调谐范围：42.4～49.8 GHz。在频率46 GHz处相位噪声为：-99.7dBc/Hz@lMHz,测试结果和仿真结果吻合度较好。鉴频鉴相器采用基于边沿触发D触发器与逻辑门结构,通过在复位信号中加入适当延迟单元来消除鉴频鉴相器死区,同时提高电路鉴相精度。电荷泵电路结构采用的是高增益误差运放将两个支路漏极电压钳位在相同电位,从而确保两个支路电流精确复制,充放电流相等,通过后仿真验证了电路功能。分析了鉴频鉴相器和电荷泵整体的相位噪声模型,相位噪声模型对于优化鉴频鉴相器和电荷泵的噪声提供了很大的帮助。论文最后介绍了系统版图设计要点,通过Matlab计算环路滤波器参数,采用Matlab仿真验证了锁相环的闭环和开环的幅频和相频特性,利用连续噪声模型将锁相环各个模块的相位噪声等效到输出端口。