信号分析仪是广泛应用于通信、微波、航空等领域的基础电子测量仪器,贯穿研发、生产、验收、认证等各环节。频率合成器是信号分析仪的核心部件之一,可以为其他模块提供本振、时钟等信号,对系统性能有重要的影响。另一方面,作为测量仪器,信号分析仪对频率合成器的频率范围、分辨率和频谱纯度等指标有很高的要求。近年来,随着第五代移动通信（Fifth generation mobile networks,5G）毫米波、卫星通信、雷达等领域的快速发展,对信号分析仪频率范围的需求也延伸到了毫米波频段。本文在国家科技重大专项课题“毫米波5G分析仪开发”的支持下,针对毫米波信号分析仪中的频率合成技术开展了研究。本文研究了不同频率合成技术的基本原理,并着重对频率合成电路中的相位噪声指标进行了分析,为毫米波频率合成的方案设计、器件选型、性能分析提供了理论依据。根据400MHz-76GHz信号分析仪的总体方案对本振、时钟、参考的要求,本文研制了以下功能模块:1)多输出点频模块。该模块采用锁相环频率合成技术,结合倍频、分频等过程,实现了100MHz、491.52MHz、983.04MHz、3072MHz、3932.16MHz、7864.32MHz等多种高稳定性、低相噪点频信号输出与10MHz参考时钟输出。2)宽频带本振模块。该模块包括两个子模块:（1）宽带频率合成子模块,采用直接数字频率合成激励锁相环频率合成结构,并通过锁相环路内两次下变频改善系统输出信号环路带宽内相位噪声指标,该子模块输出频率范围8～16GHz,频率分辨率1Hz;（2）宽带倍频子模块,通过射频开关拆分输入信号频段,在不同频段内相应进行倍频、滤波、功率放大与均衡等处理,最终经频段整合,实现8～39.5GHz宽带信号输出。本文完成了课题所要求各模块的设计和加工,对相关指标进行了测试,所研制模块通过了联调,已应用于毫米波信号分析仪样机。