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无线传感器网络(WSN，Wireless Sensor Network)是一种由部署在监测区域内大量的传感器节点组成的网络，主要应用于医疗护理、目标跟踪、环境监测、工业控制等领域。随着WSN技术的发展，对射频收发芯片中频率综合器的稳定性要求不断提高。作为频率综合器中的关键模块，压控振荡器(VCO，Voltage-controlled Oscilator)及自动频率校准(AFC，Automatic Frequency Calibration)环路的设计与实现具有重要的理论和工程应用价值。 本文对PLL频率综合器原理进行阐述，给出应用于WSN的频率综合器系统架构，并且针对IEEE802.15.4协议确定了VCO和AFC指标。LC-VCO采用自动电流校准(ACC，Automatic Current Calibration)技术实现低功耗。AFC采用较高频率的双模分频器输出作为基础时钟，并用二进制算法进行索引，实现了AFC环路的快速锁定。文中给出了详细的电路设计过程和前仿真结果、版图设计和后仿真结果，并采用台积电0.18μm射频CMOS工艺进行流片。AFC环路芯片测试结果显示，1.8V电源电压下，VCO最低工作电流为0.3mA，调谐频率范围为4.380～5.108GHz。其中四条调谐曲线(0101～0010)覆盖需要的32个频点，调谐增益为78～84MHz/V。在最小电流下，VCO自由振荡频率为4.894GHz，测试得到VCO的相位噪声为-106.6dBc/Hz@1 MHz和-118.3 dBc/Hz@3MHz。AFC环路测试结果显示AFC环路锁定时间为24μs。频率综合器芯片测试结果显示AFC环路在频率综合器中工作正常。 本文设计的低功耗低调谐增益LC-VCO和AFC环路将会应用到WSN节点的SOC芯片中。