本文以应用于多边带频分复用超宽带无线接收机的频率综合器为出发点,从系统结构、环路优化和电路级别三个方面对频率综合器的设计进行了深入的研究。首先回顾了超宽带无线通信系统的发展历史,对目前得到众多半导体设计公司支持的通信协议——多边带频分复用分别作了基本的介绍,推导了该协议对于频率综合器的性能要求,对各种系统结构进行分析和对比,并在此基础上提出了合并高频除法器的系统结构,减少了系统的功耗,此外在频率综合器中加入了无源多相位滤波器,提高了系统的频谱杂散性能。接着介绍了基于最大相位裕度的开环设计方法的设计流程,分析了锁相环路中电荷泵、环路滤波器、压控振荡器和除法器以及外部晶体振荡器的噪声贡献,并对各个模块的噪声模型进行建模,最后指出通过选择合适的环路带宽,使所有的噪声贡献之和达到最小。随后详细讲述了频率综合器相关模块的电路设计,主要包括鉴频鉴相器和电荷泵、压控振荡器、除法器、无源多相位滤波器、高速频率选择器和单边带混频器这六个部分。其中,压控振荡器和单边带混频器是电路设计的关键部分。对于压控振荡器,比较了两种基本结构的优缺点,同时对压控振荡器的噪声进行了分析,指出了优化相位噪声性能的设计思路。对于单边带混频器,从跨导级的非线性和输入信号的正交失配两个不同的角度,定量分析了各自对于频率综合器频谱杂散性能的影响,给出了具有实际设计指导意义的结论。最后采用捷智0.18μm CMOS射频工艺实现了一个应用于多边带频分复用超宽带无线接收机的频率综合器,给出了频率综合器流片后的测试结果,并对这些测试结果进行了分析,为进一步的研究工作提供了参考。