本发明公开了一种锁相环频率综合器及其控制方法,其中,锁相环频率综合器包括：压控振荡器,用于产生微波信号；定向耦合器,用于将微波信号分为主信号和耦合信号,以及将主信号传输至顺磁共振谱仪的发射机,进入谐振腔；自动频率控制单元,自动频率控制单元与谐振腔连接,用于产生第一震荡信号和第二震荡信号,并生成频率偏差信号以及根据该信号生成频率设置信号；锁相环控制单元,锁相环控制单元分别与定向耦合器、压控振荡器、自动频率控制单元连接,用于产生低相位噪声信号,并对压控振荡器进行控制。该锁相环频率综合器,可以实现将压控振荡器的输出频率锁定至谐振腔的谐振频率,同时还可降低压控振荡器的输出信号的相位失真。