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日益普及的无线通讯网络加快了复杂无线设备系统的革新和部署,射频集成电路设计的集成化是通信系统发展的一个重要方向。振荡器是通信系统的核心部件,它的性能在很大程度上决定了系统的指标。振荡器关键的性能指标包括工作频率、可调范围、相位噪声(Phase Noise)、功耗(Power Consumption)等。而在不同的应用场景和系统中,对振荡器的指标要求也存在较大差异。例如注入锁定的毫米波频段的振荡器设计中,在满足工作频率范围要求的同时降低功耗显得非常有意义。而在较低频率的GHz工作频率范围,降低功耗、优化面积和频率覆盖范围则成为常见的设计要求。论文首先回顾了目前主流振荡器的拓扑类型和电路设计,并进行了多种关键技术的研究。在毫米波频率的注入锁定振荡器的设计中,本文主要研究了低功耗技术。通过设计一种电源端的注入结构,该振荡器能够兼顾其它指标的同时工作在较低的电压下。该电路在Tower JAZZ 0.18μm SiGe BiCMOS工艺进行了流片验证,测试结果表明该振荡器能够工作锁定在53.2GHz的频率,核心电路在0.7V的供电电压下功耗为3mW,面积为0.24mm~2。论文同时研究了在GHz频率范围内的大带宽振荡器。文中分析了电感电压控制振荡器的理论模型和相位噪声模型,介绍了多比特控制的振荡器各个模块对振荡器Q值的影响。文中给出了电路恒定子带设计和振荡器相噪的优化放法,使每条子带上的频率均满足指标要求。优化后的振荡器的频率范围为3.62-4.35GHz,调谐增益Kvco变化范围为73.8MHz/(0.8V)到75.9MHz/(0.8V),变化范围约为2.76%,相位噪声在1MHz处可达到-117dBc/Hz。文中也介绍了一些新型的振荡器设计结构,例如有源电感振荡器和变压器并应用于电流控制型锁相环。这种锁相环结构无需采用传统电路的滤波器结构,极大地减小了电路面积和成本。设计的电流型锁相环电路能达到5.12-5.4GHz的锁定范围,而且核心电路模块的面积仅为8100μm2。