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随着半导体工艺的飞速发展,采用CMOS工艺实现60GHz超高速短距离无线通信已成为研究热点。锁相信号源作为60GHz接收机中的核心部分具有非常重要的研究意义。因此,本文针对60GHz超高速短距离无线通信应用,根据接收机系统对锁相信号源的性能要求,进行了MATLAB环路参数设计及Simulink建模仿真,并且设计了压控振荡器、分频器、鉴频鉴相器、电荷泵等模块电路。本文主要研究内容如下：1)在系统设计方面,推导了环路传递函数并采用MATLAB编程计算环路滤波器各元件的参数值,采用Simulink对锁相信号源进行行为级建模仿真,得到了锁相信号源的锁定特性和各模块电路主要性能参数。2)在环路噪声分析部分,通过分析各个电路模块噪声到锁相信号源输出端相位噪声的传递函数,得到了各类噪声到输出端的传输特性。3)在锁相信号源模块电路的分析与设计中,压控振荡器采用了NMOS交叉耦合结构,并使用PMOS管作尾电流源以降低相位噪声,该振荡器输出采用两级放大器以提高输出功率和降低负载牵引效应；第一级电流模式逻辑分频器省略了尾电流源,以使其能在低电源电压下工作,增加并联峰化电感,增大了其工作频率和分频范围；采用复位延时方法,克服了鉴频鉴相器的“死区”现象；电荷泵设计中,选用电流舵型电荷泵,减小了开关切换时间,从而提高电荷泵的工作频率。最后,采用UMC65nm CMOS工艺对锁相环各电路进行了仿真设计。其中压控振荡器的相位噪声在1MHz频偏处约为-90dBc/Hz。锁相信号源锁定范围为29.5GHz～31.7GHz。当供电电压为1.2/0.7V时,消耗功率为48mW。从输出频谱可以看出,参考杂散低于-23dBc。仿真得到的锁相信号源各项指标均达到60GHz超高速短距离无线通信接收机的要求,从而验证了本文方案设计的合理性和理论分析的正确性。