随着科技的发展,电子测量仪器对为其提供本振参考信号的频率源的要求越来越高。通常情况下,宽带的低相噪频率源都是基于YTO实现的,这种频率源有着频率切换速度慢、功耗大以及体积大的固有缺陷。而VCO具有捷变频、低功耗以及体积小的优点,所以,希望用VCO对其进行替换。然而由于宽带VCO自身的相位噪声较差,所以本文对如何基于宽带VCO实现低相噪的频率合成源进行了研究与设计。本文通过对锁相环输出信号的相位噪声进行模型化分析,以及对VCO和YTO在同参考、不同环路带宽情况下输出信号的相位噪声进行比较,得出基于宽带VCO实现低相噪频率源的设计思想:展宽锁相环环路带宽,取参考信号的相位噪声作为输出信号的相位噪声。整个频率源主要由参考模块以及主环路模块两部分构成,其中参考模块主要实现的功能是为后级电路提供高频率、低相噪以及小步进的参考信号,主环路模块主要实现的功能是通过一定结构的锁相环路完成低相位噪声信号的输出。为了实现其各自要求,参考模块采用了DDS激励PLL的方式实现,并对DDS的输出信号进行了先上混频再分频的降杂散处理。在主环路模块的设计中,锁相环反馈回路采用了多级谐波混频的结构,通过这种方法,能够将窄带的参考输入转化为宽带输出信号,并且通过展宽锁相环环路带宽实现整个系统的低相噪输出。最后完成整个频率源的设计,进行硬件电路实现。通过前期调试以及后期测试,该频率源模块能够输出5GHz~10GHz信号,并且实现1Hz的频率步进,杂散抑制度以及相位噪声信号水平都达到了指标要求。