频率合成器是电子系统的核心部件,是现代无线通信系统中必要的模块。随着现代移动通信的飞速发展,个人手持设备的不断增多,个人便携式设备之间的无线通信变得非常普遍。蓝牙技术作为上个世纪九十年代的无线通信技术,至今仍然具有很广阔的前景。当然频率合成器仍然是蓝牙收发机的必备模块。本文以应用于ISM频段的无线蓝牙收发机中的频率合成器为设计目的,从系统级、电路级和版图级这三个方面对电荷泵锁相环(Charge-Pump PLL)式频率合成器做了深入的研究与设计。　　在系统设计方面,本文采用手工计算并结合ADS(Advanced Design System)的系统仿真优化功能,较为详细的分析了整个锁相环的性能指标,并根据蓝牙无线通信标准制定了频率合成器需要达到的性能指标,同时根据蓝牙无线通信的特点选择电荷泵锁相环式整数频率合成器作为本设计的主要结构。　　在电路设计方面,本文介绍了电荷泵锁相环式频率合成器的各个模块设计的详细过程。在LC压控振荡器的设计中,本文提出一种比较简捷的选择适合性能要求的片上电感的方法,在可编程分频器设计方面采用了适合工程设计以及适合标准CMOS数模混合工艺的简单结构,用SMIC0.18-μm1P6M CMOS工艺通过手工搭建数字组合逻辑的方式实现了该模块的可编程分频功能,同时该结构具有便于扩展的特点。　　在版图设计中,本文首先对整个系统的布局进行了分析。根据各个模块工作的特性,以及工作频率的高低、信号类型等等,对版图进行分类布局。针对局部模块,文中做了详细的分析,主要包括版图的对称性布局设计、信号的延迟处理、射频模块的抗噪声处理、寄生参数的优化。文章给出了整个电荷泵锁相环式整数频率合成器的完整版图,并对版图进行了后仿真。　　本设计基于SMIC0.18-μm1P6M CMOS(即一层多晶硅/六层金属的N阱CMOS工艺)数模混合工艺实现的。在Cadence IC平台下,通过SpectreRF仿真器对各个模块以及整个系统进行了晶体管级的电路仿真,使用Cadence Virtuoso工具绘制版图,并用Cadence Assura工具进行了版图的后端物理验证以及参数的提取,包括DRC(设计规则检查)、LVS(版图电路图比对)、EXT(参数提取)。