随着无线通信技术的不断发展,射频与通信集成电路的研究日益趋于白热化。相比砷化镓(GaAs)工艺和硅双极(Bipolar)工艺,CMOS工艺以其集成度高,低廉的成本逐渐得到广泛应用。无线收发机系统中的低噪声放大器、混频器、本机振荡器以及中频滤波器都能够集成到单片CMOS收发机芯片上,实现整个从前端到后端的无线通信系统。作为射频收发机中的关键模块,压控振荡器(Voltage Controlled Oscillator,VCO)的相位噪声性能决定了收发机的选择性和灵敏度,因此VCO的低噪声设计技术一直是射频集成电路领域中的重要研究课题,而基于CMOS工艺的宽带VCO的低噪声设计更是VCO设计的一个难点。　　本课题的主要目标就是基于CMOS工艺设计一个能够满足IEEE802.11b/g标准的低相位噪声的VCO。论文首先总结了VCO目前的研究现状,然后对VCO的设计理论进行了详细的分析,包括振荡器工作原理、性能指标、常用结构、片上电感和变容管的相关理论以及Leeson和Hajimiri相位噪声模型等,并在此基础上研究了VCO相位噪声优化技术。继而提出了本课题的设计目标和具体实现方案,即利用LC互补交叉耦合MOS管作为振荡器的核心电路,通过调节PMOS和NMOS管的宽长比来优化振荡器的输出波形和相位噪声,采用了谐波滤除电阻技术和源极带反馈电阻技术降低噪声和功耗,并设计外围电路保证振荡器始终稳定地工作在所需的状态。VCO的振荡摆幅在很大程度上决定着VCO的相位噪声性能,存在一个最佳的摆幅可以得到最低的相位噪声,在宽带VCO中,不同的频率点,最佳振荡摆幅的位置不同,为了获得最优的相位噪声,可以通过自动幅度控制电路来调整VCO的尾电流,以补偿谐振槽Q值的变化,调整到对应的最佳摆幅位置。完成了适用于宽带VCO的幅度检测器、幅度比较器,可以和VCO直接耦合并且不受宽带VCO输出共模电平变化的影响,防止了电容耦合带来的外部偏置噪声对VCO相位噪声的恶化。由于变容管的非线性会导致“AM-PM”转换,从而恶化相位噪声性能,本文对谐振回路进行了优化。　　论文基于Mentor Graphics公司的Eldo_RF和IC_Station软件设计平台下,采用Chartered0.35um CMOS工艺,对所设计的压控振荡器进行了系统仿真和分析验证,最后进行了系统的版图设计。仿真结果表明,压控振荡器能够在1mA工作电流下中心频率为2.4GHz时,压控增益线性区覆盖范围900MHz,在偏离中心频率1MHz处相位噪声为-119.5dBc,功耗为3.0mw。该压控振荡器的主要性能指标已经能够达到预先设定的要求。