在蓝牙通信系统中,频率综合器主要用于产生本振信号,用于调制信号的混频和上下变频。因此,除了提供稳定而精确的频率外,频率综合器的输出频率的相位噪声、锁定时间(或锁定速度)等各项参数对系统性能都有至关重要的影响。本文首先描述了和分析了电荷泵频率综合器的体系结构、组成单元,并分析了电荷泵频率综合器和压控振荡器VCO的噪声特性。然后设计了运用于蓝牙系统的2.4GHz、79信道Delta-Sigma分数频率综合器。在该频率综合器系统中,设计的鉴频鉴相器PFD采用动态TSPC触发器DFF,该鉴频鉴相器结构简单但具有高速度、高性能等特点;电荷泵采用了差分电路结构,采用差分结构电荷泵中同类型MOS之间匹配性好,较好的抑制了电荷泵的噪声;通过在电荷泵的输出级增加调整共源共栅结构(regulated cascode)解决电荷泵输出电流失配问题;滤波器采用3阶无源RC滤波器,它能够有效滤除高阶噪声;压控振荡器采用LC-VCO,具有低相位噪声;分频器采用多模分频器(MMD),多模分频器是由5个除2/3电路级联组成;设计中采用3阶MASH1-1-1(Multi-stAge noise SHaping)Delta-Sigma调制器,MASH1-1-1调制器不仅具有好的噪声整形性能,而且能够提高频率综合器的频率分辨率、降低相位噪声和迅速稳定切换频率。本文基于TSMC 0.18um CMOS工艺,利用Cadence Spectre工具进行单元电路仿真,并用ADS工具进行了电路系统仿真。该综合器电源电压1.8V,系统具有1220Hz的频率分辨率,环路带宽100kHz,跳频80MHz的锁定时间40us,相位噪声距载波100kHz处为-90dBc/Hz。频率综合器符合蓝牙通信收发器的要求。