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随着工艺的进步,电源电压裕度随之减小,加之成本的限制和单片集成上数字电路的噪声影响,传统的电荷泵锁相环越来越难适应现代无线通信的要求。在此背景下,设计灵活、成本低、对数字电路噪声不是很敏感的全数字锁相环成为研究热点。而在频率综合器中,全数控振荡器是其中的核心模块,它的性能直接影响全数字锁相环的频率范围、相位噪声、功耗、面积等。本论文通过对基于电感电容振荡器的全数控振荡器的研究,设计低相噪低功耗的宽带数控振荡器。1.从反馈机制和负阻抗机制两个角度分析了振荡的机制,对于不同的振荡器结构,如环形振荡器和电感电容振荡器,可以采用合适的机制分析。而在无线射频通信中,电感电容振荡器的相位噪声才能满足要求。随后主要分析了压控电感电容振荡器的各方面特性。最后引出电感电容的全数控振荡器,并详述了数控振荡器的与压控振荡器不同的特性。2.详细推导了数控振荡器最主要的性能指标：相位噪声。数控振荡器的相位噪声包括器件本身噪声和量化噪声的贡献,论文中分别就二者进行分析。3.介绍了数控振荡器中的无源器件结构、设计方法和模型建立,包括电感、MOS可变电容和数控人造介质(Digitally-controlled Artificial Dielectric, DiCAD)。文中介绍了电感感值估计、Q值的影响因素以及电感的建模,分析MOS可变电容的选取以及栅阻和沟道电阻对反型MOS可变电容Q值的影响,对DiCAD的结构和建模进行研究。4.分别设计了基于DiCAD和基于反型MOS可变电容的数控振荡器芯片,均在TSMC65nm工艺下流片。根据数控振荡器的理论知识,对其进行优化设计,并详细叙述了设计中的细节问题。5.对数控振荡器进行了测试。基于DiCAD数控振荡器工作电压为1V,调谐范围为3-5GHz。高频时频偏1MHz处相噪为-116dBc/Hz,工作电流为5mA,低频时频偏1MHz处相噪为-123dBc/Hz,工作电流为12mA。