无线通信市场在过去的二十年里一直在蓬勃发展,通信技术的发展使得我们的生活发生了天翻地覆的变化。近年来,通信用户的快速增加和无线通信技术的迅速发展对现代的无线通信提出了越来越高的要求,必须使用更高的通信速率来满足消费者还有其他行业、企业应用的要求。而用于收发机系统中产生各种频带载波的频率综合器仍然是整个设计的难点。在高频锁相环频率综合器中,分频器是非常重要的部分。分频器模块是工作在最高频率的模块,占据了锁相环系统的绝大部分功耗,并且很大程度上影响了整个锁相环的相位噪声性能。本论文研究的主要内容就是高速低功耗分频器的设计,包括应用于8-12GHz多模锁相环频率综合器的多模分频器链的设计和应用于16-20GHz锁相环频率综合器的高速超宽带注入锁定二分频器的设计。本论文采用SMIC 55nm工艺,设计了一个应用于8-12GHz多模锁相环的多模分频器链,该分频器链由高速真单相时钟二分频器、四/五双模预分频器、8-15分频多模分频器、低速二分频器构成。由于本论文采用的是比较先进的工艺,所以真单相时钟分频器电路能达到一个比较高的速度,而且真单相时钟分频器低功耗的特点特别适合在本设计中应用。所以本论文针对已有的真单相时钟分频器的优缺点,设计了一种新型的高速真单相时钟分频器,经分析可知该真单相时钟分频器是速度与功耗之间最好的折中。而四/五双模预分频器也是以本论文所设计的新型真单相时钟分频器作为基础来实现的,低频部分的多模分频器和低速二分频器则是基于数字准静态D触发器来实现的。本论文通过外部的控制信号来实现160、180、200、220、240的分频比。仿真结果表明,在1.2V的电源电压下,电路能在8-12GHz下实现分频功能,在正常条件下,电路能处理的最高工作频率能达到16.8GHz。在12GHz的输入频率下,分频比为240,输出信号为50MHz,功耗719.6μW,实现了高速且低功耗的技术指标。最后,本论文采用SMIC 55nm工艺,设计了一个应用于16-20GHz锁相环的注入锁定二分频器,该注入锁定分频器是基于RC环形振荡器实现的,使用了对称的注入电路还有差分输入来实现多相注入技术,因此实现了超宽的锁定范围。电路具有正交输出的特点,满足其他电路对四相时钟的要求。仿真结果表明,在输入信号为直流电压为1V,注入信号摆幅(Vpp)为500m V的情况下,该注入锁定分频器的锁定频率为12-24GHz,锁定范围达到13GHz,在输入频率为18GHz的时候,功耗为2.66mW,满足了超宽带低功耗的设计要求。