目前,频率合成技术在现代集成电路设计中的应用越来越广泛,也是现代通讯技术中的重要组成部分。因为在任何无线通信、光纤通信、高性能数字电路领域中都有频率合成器的参与。因此一款高性能的频率合成器的设计就显得尤为重要。之所以这么受欢迎,是因为其具有窄带、跟踪和滤波的特点。随着科技的进步,雷达技术也被深入研究,同时被人们广泛的应该在各个领域,而相位噪声是影响雷达系统性能的重要因素。所以我们在研究频率合成器时,对其相位噪声的研究也就要求越来越高。本文正是基于这种需求来设计一个超低相位噪声的频率合成器。传统的频率合成器是一个自动调节的负反馈系统,这个系统主要由鉴相器、环路滤波器、压控振荡器和分频器四部分组成^[1]。这四部分都会对系统的相位噪声做出贡献,所以如何能改善总的相噪就和这四部分组成各自的性能有很大关系。在本文中,对这四部分的相位噪声贡献进行系统的分析,总结出带内和带外对环路噪声影响最大的成分为压控振荡器和分频比N^[1]。所以针对这一理论提出一种新型方案来解决高的相噪问题,经过对几种方案的分析与对比,最终确定了采用混频方案,其中应用了梳状谱发生器来完成倍频功能,因梳状谱发生器中阶跃二极管的非线性特性,再有与滤波器的配合使用,可以很好的减小附加的相位噪声,从而可以很好的改善系统的总相位噪声。这样就可以满足对相噪更高的要求。本文将要从以下几个方面进行研究:1、分析频率合成器各个组成部分的相位噪声贡献,得出每个部分的相位噪声都是由固有噪声和在系统中的传输函数的乘积所得。2、分析单环频率合成器的相噪,得知环路中分频器的分频比N会恶化系统的相噪,会有20log N的附加值。3、针对降低分频比N的相噪,分别提出了双环方案,倍频方案和混频方案,分别对这几个方案进行了分析和比对,最终确定了采用混频方案来减小系统相位噪声值。4、设计梳状谱发生器,使其输出符合本方案要求的指标,再加工梳状谱发生器,配套滤波器对实物进行测试。5、选择了ADF4371芯片作为单环频率合成器,并绘制其电路图,PCB板,再加工出实物,对其进行测试,测试结果作为对比参考。6、选择合适的芯片来完成混频频率合成器的电路设计,加工出实物,再对实物进行测试,最终结果与传统的频率合成器的相位噪声进行对比,说明本方案的可行性。