随着无线通信技术的快速发展以及人们对短距离高速通信的需求不断提高,第五代(5G)无线通信系统应运而生。因为5G无线通信的中低频段已经非常拥挤,而更高的传输速率需要更宽频带的支持,所以毫米波凭借其丰富的频谱成为了5G无线通信的良好选择。由于CMOS工艺在成本、集成度、和功耗等方面上存在巨大优势,因此采用CMOS工艺的毫米波通信系统会是将来无线通信电路发展的必然结果。应用于高速系统的锁相环也成为了近年来的研究热点。本文根据我国工信部拟释放的用于5G频段的24.75～27.5GHz频段为目标频段,设计并实现了一款整数分频锁相环。本文设计了一种基于传输线模型的旋转行波压控振荡器,该结构能够产生多相高频振荡信号。此振荡器由差分传输线环模型及驻波振荡单元组成。驻波振荡单元中使用λ/4的差分传输线替代传统的PMOS对管作为负载,以得到更高的振荡频率并和更低的功耗。旋转行波压控振荡器采用了前馈技术连接驻波振荡单元和传输线环路,同时在连接处引入了一段短接线,使得栅端信号相位超前于漏端相位,从而降低了功耗并避免了电路起振方向不确定的问题,保证旋转行波压控振荡器以逆时针方向起振。为获得更好的相位噪声性能及更大的调谐范围,在驻波振荡单元中增加了一对开关电容,使旋转行波压控振荡器满足了相位噪声及调谐范围的指标要求。分频器链设计了一款可编程整数分频器,其由静态电流模逻辑分频器、双模分频器及脉冲吞咽计数器构成。双模分频器采用了触发器中内嵌逻辑门的结构,从而获得更高的工作速度。脉冲吞咽计数器采用异步级联减法计数方式,以降低电路的复杂度与功耗。其中脉冲计数器的计数范围为30～35,吞咽计数器的的计数范围为0～7,可编程分频器的分频比为480～560,使得锁相环输出信号分辨率为100MHz。鉴频鉴相器从稳定性角度出发采用了经典的三态鉴频鉴相器结构,并加入了延时回路用于消除“死区”。电荷泵采用了源级开关结构以避免电荷共享现象并且引入一个轨到轨运放以实现充放电电流的精确匹配。本设计采用TSMC 65nm CMOS工艺,版图面积为675μm×605μm。后仿真结果表明,所设计锁相环的调谐范围为24.1～27.6GHz,调频百分比为14.7%,可以覆盖24.75～27.5GHz频率范围。当输出信号频率为25.6GHz时,芯片总功耗为58.3m W,可以实现-95.2d Bc/Hz@1MHz的相位噪声。