为满足微波毫米波测试仪器及系统需求，顺应仪器小型化和模块化发展趋势，特别针对Ku和Ka波段上下变频装置和PXI总线微波毫米波测试仪器及系统需求，设计了小型化低相位噪声微波振荡器和PXI模块低相位噪声微波振荡器。首先，阐述了微波振荡器的设计技术及方案，比较了各方案的优缺点。通过对Ku和Ka波段上下变频装置中微波振荡器指标分析，选择了单环锁项式频率合成技术方案。其次，基于锁相环相位噪声计算方法，计算了不同鉴相频率、鉴相器灵敏度、环路带宽锁相环的相位噪声，分析了锁相环相位噪声最主要的影响因素，得出了微波振荡器实现低相位噪声的电路参数和锁相芯片的配置参数，解决了微波振荡器低相位噪声的关键技术。然后，基于单片集成锁相环芯片HMC704LP4E和集成VCO芯片V940ME24-LF设计了微波振荡器电路，较好的实现了微波振荡器的小型化。利用Altuim Designer10.0电路设计软件微波振荡器的PCB进行了设计，利用中电四十一所测试设备测试了实物的指标。测试结果表明，振荡器的相位噪声指标与理论计算值基本一致，且达到设计指标。验证了设计方案的有效性和可行性，可满足实际的工程应用。最后，通过对PXI模块微波振荡器指标分析，选择了混频锁相式频率合成技术方案，设计了PXI总线接口和微波振荡器，同时详细介绍了电路设计过程和计算了不同N分频比微波振荡器输出相位噪声指标，通过比较得出了混频锁相电路的最佳参数设置，实现了微波振荡器的低相位噪声指标的要求。在此基础上，介绍了PXI总线的软件配置和锁相芯片的配置参数，最后，利用Altuim Designer10.0电路设计软件设计了PXI模块微波振荡器的PCB，并对实物进行了测试。测试结果表明，振荡器的相位噪声指标与理论计算值基本一致，且达到设计指标，可满足PXI总线自动测试系统的应用。