近年来,无线通信的发展,对射频收发系统提出了功耗更低、频率更高、尺寸更小、成本更低、可靠性更高的要求,压控振荡器作为射频收发系统的重要模块,其功耗、相噪声、振荡频率等方面的改善面临着重要的挑战。CMOS 工艺因其功耗低、成本低的特点,已经成为当今集成电路的主流工艺,因此,在CMOS 工艺下设计低功耗低相噪声的压控振荡器,具有重要的现实意义。本文从对标准CMOS 工艺的器件参数特性的研究入手,对压控振荡器的原理和相噪声产生的机制进行了阐述。结合在射频收发芯片中的实际设计经验,对通用的交叉耦合CMOS LC 负跨导压控振荡器进行了深入分析,并给出了相关的设计和折衷策略。通过对振荡波形对称性的进一步分析,导出了实现输出波形上升沿和下降沿对称性的方法,使得低偏移频率的相噪声改善可以达到10dBc/Hz 以上。本文还对开关电容阵列的结构和使用进行了分析,指出其影响相噪声的主要原因,并给出了解决办法。CMOS 工艺的电感是制约压控振荡器性能的主要瓶颈,本文对主流的平面螺旋电感的建模进行了阐述,讨论了平面螺旋电感品质因数及其对压控振荡器振幅和相噪声的影响。元器件的噪声性能对压控振荡器的相噪声具有直接的影响,本文特别介绍了CMOS 基本器件以及平面螺旋电感的噪声模型和损耗途径,探讨了器件噪声与器件参数的关系,给出了它们之间的折衷关系。本文采用TSMC 0.18μm RF CMOS 工艺,使用Cadence Spectre RF 仿真器进行仿真调试,设计了一个适用于IEEE 802.11 b/g 系统的1.6GHz 压控振荡器, 频率变化范围为1.60GHz～1.66GHz,振荡的中心频率为1.63GHz,输出振幅为峰-峰值500mV,相噪声为100kHz 频率偏移下-106.9dBc/Hz,1.8V 电源电压下核心功耗为5mW,系统优值为-184 dBc/Hz。