4G开题报告

江西理工大学

本科毕业设计（论文）开题报告

电气工程与自动化学院自动化专业11级（2015届113班学号09学生潘维娜题目：基于4g网络的生态环境实时监控系统设计

专题题目（若无专题则不填）：

本课题来源及研究现状：

课题来源

随着科学技术的不断进步尤其是无线传感网络技术研究的不断深入，生态环境实时监控系统对物种植领域应用需求越来越迫切。人们的生活水平提高，越来越多的大众人口期待着绿色，环保，无污染产品走进他们的生活。如果能满足他们在享受高质量产品的同时还能自己监控农作物的成长全过程。那将是个前途无量的发展产业。

由于目前3g带宽有限，wifi传输距离有限、可移动性较差，无线视频监控并没有得到大规模商业应用。鉴于4g技术的特点是高传输速度、高带宽、高稳定性，对广域无缝覆盖以及强漫游的移动性提供了良好基础。随着智能生态环境监控系统建设需求日益加强，为满足处于客户端的使用客户远程监视和无人值守，实现整个系统的的可视化监控和调度，4g技术将会是建设生态环境系统的一个重要手段，而全方位生态环境下的4g技术也将更好更快，基于4g网络的生态环境监控系统为我们提供了一种解决方案

本文的生态环境实时监测系统是将4g技术、传感器技术、无线通信技术、计算机技术、自动化技术等高新技术应用于生态环境实时监控系统中。根据田间环境因素的变化，准确地调整各种生产管理措施，最大限度地优化投入，获取最高产量和经济效益的同时，保护农业生态环境，实现农业的可持续发展研究现状

通信技术的日新月异，的确为我们带来了不少享受。随着数据通信与多媒体业务需求的发展，适应移动数据、移动计算及移动多媒体运作需要的第四代移动通信开始兴起，用户也因此有理由期待这种第四代移动通信技术将会给我们带来更加美好的未来。

（一）国内外4g现状

目前国际上的４ｇ通信标准有ｔｄ-ｌｔｅ和ｆｄｄ-ｌｔｅ两种。ｆｄｄ-ｌｔｅ标准已于去年年初在欧美国家正式商用。截至２０１１年１０月，全球有２４８家运营商已确定了部署ｌｔｅ商用网络计划，其中，３５张网络已正式商用，还有１５０家公司的商用网络正在部署。

(a)美国

美国目前在4g的布局，主要以sprint、at&t及verizon为主。

sprint在2006年时宣布以wimax作为其4g技术标准，预计在2010年之前将投资大约50亿美元构建基于新兴高速无线wimax技术的4g服务网络；at&t及verizon wireless 则将采lte技术，其中at&t已推出了4g access网络，它能配合目前的edge技术进行上传，并利用宽带ofdm技术进行下载。目前at&t的4g access网络升级分为两个阶段，第一阶段是移动电话基地台的软件构建，

第二阶段则估计在2010年进行智能型天线的硬件构建；verizon则是与vodafone进行合作，在2009开始测试。

(b)欧洲

北欧是部署lte最快的地区，2009年1月，北欧最大的电信运营商teliasonera选中华为设备，在挪威首都奥斯陆部署全球第一个lte商用网络；同时，teliasonera 又与爱立信签署lte商用网络合同，网络覆盖地区为瑞典首都斯德哥尔摩，商用时间为2010年。根据协议，爱立信向teliasonera提供的lte系统包括全新rbs6000系列的lte无线基站、演进分组核心网、包含了redback公司smartedge1200路由器和最新eda多址接入聚集交换机的移

动回程链路解决方案。

(c)日本

(b) 韩国

由于韩国目前的 3.5g 网络发展的很好，因此lte和其它形式的 4g 技术在韩国国内的

应用可能会延迟。韩国的主要运营商sk 和第二大运营商ktf到目前为止还没有承诺加入gsm

的lte阵营。事实上，sk 到2012年前都不太可能提供4g 服务。但这并不影响韩国企业在

4g 设备上的研发。三星和 lg 等公司正率先研制支持 4g 的芯片、设备和基站。lg 计划开

发基于 4g 技术lte 的产品的完整生态系统。在所有的移动生产商中，韩国企业在这个领域

的投资最大。这些努力的目标是打入国际市场。lg 在2008年12月公布的lte芯片很可能首

先在欧洲或美国推出。同时韩国计划从2010开始投入“超4g”的研发。相对于国际平均水

平，韩国的研发领域更为超前。

(e) 中国大陆

中国国内虽然刚开始推出3g服务，但却早在4g上有所动作。国内早在2001年便展开“未

来通用无线环境研究计划（future technology for universal radio environment；fu ture）”，

共有内地10多所大学、研究所和企业参与。其中明定2001～2003年为fu ture第一阶段，

着重开发关键技术；2003～2006年为

第二阶段，主要从事系统及应用展示；2006～2010年则为第三阶段，即实地测试和商用

化准备。

目前中国国内的4g评估与研究与国际同步。2009年中国提出的

td-lte-advanced(lte-advanced tdd制式)也进入itu的4g候选标准之列。并已获得欧洲标

准化组织3gpp和亚太地区通信企业的广泛认可和支持。2009年11 月市场调研公司abi research公布的一份根据18个月之前的数据统计出来的份额显示，

高通在lte中的专利为24%，中国企业华为为10%，lg为9%，诺基亚9%，三星7%，还有18%

是属于交叉专利。因此中国在4g领域有一定的产业化基础。

工业和信息化部部长苗圩做客中央台，畅谈工业结构调整与改进，展望宽带提速和4g

发展。目前我国4g网络的发展是基于自主研发的td技术，苗圩介绍，目前我国4g网络发展

需要解决两大问题。

苗圩表示，从国际上来说，所谓的4g现在主要是两个大的标准，一个是我国现在自己研

发、自己推行的tdd标准；第二个标准就是以欧洲在cdma基础上发展起来的fdd标准，这两

者将成为4g的两大主流标准。苗圩表示，对于4g特别是具有自主知识产权的tdlte发展，

还得通过一系列大规模的实验和试商用的过程才能发放牌照，比如需要两到三年的时间。这

其中要解决两大问题，第一是基站的密布问题，虽然现在已有22万个基站，但数量还远远不

够，所以初步计划通过三年时间至少把tdcdma的基站增加到40万个左右，基站数量增加以

后将来转向4g基站就相对比较容易。第二是关于终端的问题，手持终端特别是手机的终端，

现在仍然是一个制约。要进一步动员手机厂商、软件厂商甚至包括生产集成电路芯片的厂商，

让他们积极地参与进来，来加快试商用的发展。在去年6个城市做技术实验取得积极成效的

基础上，进一步扩大试点的区域和范围，为下一步的发展打下坚实的基础。2007年初上海市

长宁区展开4g移动通信技术实地测试，总测试费用约人民币1.5亿元（约1,930万美元）；

这在当时是全世界最大的4g实验系统：共包括6个节点，3个信道，6个终端，并引入了如

ipv6核心网络、iptv高清晰度业务与移动通信切换等技术。实验系统频点3.5ghz、带宽20mhz，

采用协同分布式无线电蜂窝构架、混合fdd/tdd双工方式、gmc/ofdm多址技术。在移动测试

项目中，无线下载速度最高可达90mbps，该项技术预计2010年商用化。此次实测系在上海

延安西路上进行，试验车辆以时速50公里在真实路况中行驶，所测得信息下载速度为20～

90mbps，上传速度则高达80mbps。上海崇明岛也在利用4g技术建设无线宽带网络，目标是

覆盖全岛，并为商用化作准备。中科院微系统所等单位开发无线宽带miwave是我国我4g提案的一个补充方案，在汶川地震抗震救灾中发挥了良好的作用。其在救灾中的优势主要表现在可以即架即用和高速率传输，其系统峰值数据传输率可达上百兆。

目前已经完成了武林商圈、黄龙商圈等杭州主城区以及滨江、下沙等点的覆盖。2011年，完成杭州大城区td-lte的完全覆盖，包括主城区和萧山区、余杭区，无论商业街、公交车站还是地铁等等，都能收到信号。随着b1公交线路的试体验活动的启动，中国移动正在紧锣密鼓制定浙江td-lte试商用计划，网络

建设也正进行中，预计到2012年底可以完成近2000个基站覆盖。

td-lte的信号深度覆盖能力远高于现有的3g网络，网速可达3g的十倍以上，在时延问题上也比3g网络有了显著的改善。在固定状态下，目前td-lte的下载速度可以高达100mbps，一般可以稳定在70-80mbps。

lte网络超越了普通传统固网宽带的速度，解决了线缆的烦恼，实现了随时随地随身的上网。

值得一提的是，中国移动浙江分公司与华为公司共同研发的３ｇ向４ｇ网络的平滑演进技术，使４ｇ建网成本下降了９０％，也使单个基站的建设时间从２个月左右缩减到了３天。

（二）国内4g网络的前沿应用领域

4g网络技术带来未来的安防市场带来新的变革

td-lte是国家“十二五”支柱性产业“新一代信息技术”的关键组成部分。td-lte的发展，将促进移动宽带的发展，并与物联网、云计算等前沿技术相结合，形成新一代信息网络，带动互联网、软件、相关电子信息的迅猛发展。相信未来的几年时间内，4g技术将逐渐发展成熟，到时将会“蔓延”到安防行业，安防行业又将迎来一场新的技术变革。

网络监控的分支移动监控领域，网络传输的压力更加突出。而4g网络的到来将其移动无线传输的优势应用于移动监控领域，同时正好为视频监控会议的发展带来了更好的网络环境。如果4g网络能够在国内全面普及，其“给力”的无线信息传输速度将极有可能带的移动监控产业的大跨步发展。4g网络技术将为安防行业注入新的活力，给安防行业带来新的变革，新的市场。

4g时代的即将到来，网络都将升级，以前基于二，三代网络传输的设备将渐渐失去市场。将来在4g浪潮的冲击下，安防行业的老旧产品的升级转型是必然的，优胜劣汰这是社会的选择。安防产品将随着通信技术的不断发展，而不断的升级改造，来满足的市场需求。

谁拥有领先的通信技术，谁就能掌控未来。4g技术正快速向安防企业走来，相信在不久的将来，4g技术必将成为通信技术的主流，而4g技术也将会在安防产品逐渐应用起来，希望安防企业能够审时度势，抓住新的技术，发掘新的市场，寻找4g安防蓝海。

4g网络普及推进物联网快速发展

科技让生活更便捷、轻松，进入4g时代更是如此。有了更快的网速作基础，移动互联网、物联网、视频会议等一系列应用将会得到更快的发展。

随着4g网络的建设，用手机在任何地方、任何时间参加视频会议成为可能。进入td-lte 时代后，用户可在飞驰的汽车上开高清视频会议；可迅速传输大文件(如x光片)，为医生远程会诊支持，农村社区也将更加容易地建设远程医疗中心，医生可通过视频会议为病患“看”病??丰富的4g应用服务让人们的生活更精彩。事实上，自从物联网技术运用到智能家居以来，智能家居系统确实比以前有了“质的变化”，变得“聪明”很多。因为智能家居概念流行10多年，曾经在上海高档小区出现过，但总的来说，智能化程度不高，操作不稳定，远达不到用户心理预期，市场认可度较低，一直没有走红。如今，主人拿着手机或者ipad 就能在远程遥控操作，这在以前是压根不敢想的事情。有关人士分析认为，物联网大潮涌来，多项先进技术被利用进来，包括gprs、zigbee等应用于无线传感器网络，直接促进智能家居系统通

信技术，从有线升级到无线，既省钱，还省掉了布线的麻烦，尤其为无线遥控操作提供了保

障。这点对于那些老房子想安装智

能家居的用户，是个好消息，因为很多老房子建设时没有预留管道布线，能让这部分市

民过上智能生活，体验科技带来的神奇魅力。

4g网络城市应用

深圳：深圳是全国7个td-lte试点城市之一，td-lte商用网将首先覆盖大运中心、开

闭幕式场馆、媒体中心等大运会主要场馆及周边的滨海大道等主要道路。4g网络的最大特点

就是高速数据传输服务，是现有3g网络的十倍。有了td-lte，市民上网会比现在的有线宽

带还快，可以通过手机等各种终端获得无线高清视频体验，无论是点播电视，还是在线视频

会议，都会十分流畅清晰。2011年的深圳大运会市民不仅可以用手机等多种终端观看大运赛

事，相对于2008年的手机看奥运来说，这次在多种终端观看赛事的网速更快，播放更流畅。

4g技术的应用使深圳大运会成为信息化程度最高的一届大运会。

南京：到2015年，南京移动将斥资80亿元，逐步建成满足城市需求的完整4g网络。从

安防行业大环境来看，网络监控已是行业发展的大趋势。但是网络监控的实际市场占有率还

是相当低，行业内人士认为，这是国内网络环境还不够成熟所导致的。同时，目前国内监控

高清趋势愈发明显，许多知名监控厂商都已经开始推出更高清的700线摄像机，有些厂商甚

至已经开始在行业率先推出千万像素摄像机。这些高清监控前端的广泛应用对后端来说，传

输的压力将变的更重。4g网络的到来将给厂商们带来福音。

新时代即将到来

在实现人与互联网的互联之后，人类将迎来人与物、物与物之间互联的物联网时代。据

大会主办方全球移动通信系统协会预测，15年后将有500亿件物品被移动互联。届时，手机

的用途将大大增加，“随时、随地、无所不在”将成为移动通信的基本特征。关于移动宽带的

大会主论坛达成一致意见认为，手机的应用将取代手机的技术成为移动通信领域的主角，开

发手机新用途将是未来竞争的焦点。宽带化、智能化、个性化、媒体化、多功能化、环保化

是世界移动通信发展的新趋势。随着物联网时代的到来，医疗设备将被大量嵌入sim卡，手

机将能广泛地用于医疗保健领域。在这次大会上，全球移动通信系统协会宣布将进军医疗保

健领域，在该领域应用嵌入式移动通信技术，进行远程疾病诊断、健康监测和报警。据该协

会预测，这一功能普及后，仅在经合组织和金砖四国范围内的慢性病防治领域就会每年节省

1750亿至2000亿美元。“手机电子货币”将会越来越普及，它不仅可以使支付系统实现无纸

化，而且还可以代替银行卡，迎来“无卡化”时代，不仅方便了用户，而且减少了交易系统

的成本。2012年底，全世界将有3.6亿人使用手机支付功能，到2014年约有30亿成年人将

通过移动通信和互联网进行电子货币交易，因此手机支付系统也将意味着巨大商机。此外，

手机用途还将涉及教育、新闻、娱乐、广告等领域。很多专家都认为手机已经不仅仅是一个

通信工具，它已经深入到日常工作和生中，并改变着人们的工作和生活方式。

课题研究目标、内容、方法和手段：

研究目标

主要设计了基于4g网络的生态环境实时监控系统，具体的提出了整个系统的设计方案，

实现了终端设备的部分数据采集，即实时温度的变化与检测。而且利用4g网络的特点实现了

客户端与终端设备的通讯。篇二：lte开题报告

南京邮电大学毕业设计(论文)开题报告

篇三：开题报告

毕业设计（论文）开题报告

设计(论文)题目： td—lte的开网优化技术研究

学生姓名：黄卫平学号： 1105104050

专业：通信工程

所在学院：网络与通信工程学院指导教师：

陈美君职称：高级工程师/副教授

2014年12 月20 日

开题报告填写要求

1．开题报告（含“文献综述”）作为毕业设计（论文）

答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下，由学生

在毕业设计（论文）工作前期内完成，经指导教师签署意见及所在专业审查后生效；

2．开题报告内容必须用黑墨水笔工整书写或按教务处

统一设计的电子文档标准格式打印，禁止打印在其它纸上后剪贴，完成后应及时交给指

导教师签署意见；

3．“文献综述”应按论文的框架成文，并直接书写（或

打印）在本开题报告第一栏目内，学生写文献综述的参考文献应不少于15篇（不包括辞

典、手册）；

4．有关年月日等日期的填写，应当按照国标gb/t 7408 —94《数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法》规定的要求，一律用阿拉伯

数字书写。如“2004年4月26日”或“2004-04-26”。

5.开题报告（文献综述）字体请按宋体、小四号书写，

行间距1.5倍。

毕业设计（论文）开题报告

篇四：4g移动通信系统关键技术与网络安全防范研究黄保莉开题报告(定稿) 合肥师范学院本科生毕业论文（设计）开题报告

（学生用表）

装

订

线

篇五：开题报告书

研究生学位论文开题报告书

论文题目：可重构多波段非对称doherty 射频功率放大器研究

专业：电子与通信工程

姓名：学号： 1111082114 研究方向：

导师姓名（1、2）：入学年月：

填表日期： 2012 年 12 月 4 日

可重构多波段非对称doherty射频功率放大

器研究

（一）论文选题的背景、意义和依据，有关研究的最新成果和动态

1、背景和意义

随着科学技术的不断发展，通信技术日新月异，给人们带来不少享受。随着数据通信与

多媒体业务需求的发展，适应移动数据、移动计算及移动多媒体运作需要的第四代移动通信

开始兴起，因此有理由期待这种第四代移动通信技术给人们带来更加美好的未来。在通信系

统中射频功率放大器（rf pa）[1]是各种无线发射机的重要组成部分。在发射机的前级电路

中，调制振荡电路所产生的射频信号功率很小，需要经过一系列的放大——驱动级、中间放

大级、末级功率放大级，获得足够的射频功率以后，才能馈送到天线上辐射出去。功率放大

器作为移动基站设备中最大的耗能元件，它的效率高低直接关系到无线通讯系统建设成本和运营成本。现代无线通信系统的瞬时传输功率都拥有非常宽的变化范围与幅度及很高均峰比（par），包括：cdma-2000,wcdma等等，现在已知的最大par可以达到12db左右。功率放大器大部分时间都工作在低功率情况下，功放的工作效率通常不高，只有20％左右。这意味着将近80％的功率被损耗并转化为热量散发出去。同时因为功放的效率低，它的直流功率耗散严重，这给功放热设计更加复杂化。高均峰比的信号也对基站功率放大器工作性能的线性度提出了很高的要求。为了满足线性度的要求，这些大功率功放往往工作点设置在a类或者ab 类工作模式，并且还需要回退相当大的功率来满足要求。这时候效率和线性度的矛盾出现了。

目前用于提高效率的几种关键技术主要有动态偏置技术、非线性元件实现线性放大（linc）技术

[2]、包络消除和恢复技术（eer）[3]以及doherty[4]技术。前三种技术都是在原有的功放设计结构上增加了控制电路，这在实际电路设计和调试中会增加很大的难度。相比较而言，doherty功放技术相对简单，是最好的方法。doherty功放结构简单，国内外研究也相对成熟，电路调试相对容易。doherty功放具有在低功率状态下保持高效的特点，并具有一定的功率回退量。能够适应高峰均比的信号，并能够提高功放的效率。doherty功放虽然具有高效的特点，但是其线性度不是很好，这就需要结合线性化技术。线性化技术，就是采用适当的外围电路，对放大器的非线性特性进行线性化矫正，从而在电路整体上呈现对输入信号的线性放大效果。在过去的十几年中，国内外的专家提出了各种线性化解决方案，比如功率回退（back-off）[5]、前馈(feed forward)[6]、反馈(feedback)[7]、预失真(predistortion)[8]等线性化技术等。doherty功放结合线性化技术，将大大提高功放的特性，满足效率和线性度的要求。这对今后通信网络部署中成本的降低起到很大作用。

3g在2001年开始于日本和韩国投入商用后，全球发展越来越快速，布建3g系统及启动3g服务的国家数目与日俱增；不过由于用户对移动通信系统的数据传输速率要求越来越高，而3g系统实际所能提供的最高速率虽然号称可达2mbps，但目前最高的也只有384kbps，并不能满足用户的实际需求，因此国际电信联盟(itu)及各厂商们亦在开始思索4g系统的研究和技术标准制定。早在1999年9月itu就把3g系统之后的标准化问题排入工作计划中，其有关4g的提法是beyond imt-2000(3g)，并提议各会员国于2010年实现4g的商用。就itu 对4g的系统标准定义，主要是集3g与wlan于一体，能够传输高质量视频图像，传输速率达到100mbps，上传速度20mbps，并能够满足所有用户对于无线服务的要求，且价格与固定宽带网络相同，并实现商业无线网络、局域网、蓝牙、广播、电视卫星通信等的无缝连接并相互兼容。4g具有更高的数据率和频谱利用率，更高的安全性、智慧性和灵活性，更高的传输质量和服务质量（qos）。4g系统集成不同模式的无线通信——从无线局域网和蓝牙等室内网络、蜂窝信号、广播电视到卫星通信，移动用户可以自由地从一个标准漫游到另一个标准。各种业务应用、各种系统平台间的互联更便捷、安全，面向不同用户要求，更富有个性化。

要想实现4g的这些服务，底层的硬件设备就需要具备相应的能力。这对关键的核心部分——功放，提出了很大的要求。要想实现高速率的传输，带宽是个关键的问题，提高功放的工作带宽是势在必行的。传统的功放设计中，匹配网络的设计是限制功放工作带宽的瓶颈。传统的设计思路也遇到了瓶颈，因此有很多学者提出了宽带匹配网络的方法，例如，实频法。不仅在电路设计有了改进，功放管本身的性能也在提高。传统的ldmos管子已经不能满足宽带的需求，gan管子更能满足宽带的要求。但gan管子的成本较高，要想普遍使用还具有一定时间。但是，单单在功放的工作带宽上提高不是长久之计，毕竟带宽的提供是有限的。

2、选题依据

为了使4g通信尽快地被人们接受，还应该考虑到让更多的用户在投资最少的情况下平缓地过渡到4g通信。因此，从这个角度来看，4g通信系统应当具备全球漫游、接口开放、能

跟多种网络互联、终端多样化以及能从2g、3g平稳过渡等特点。4g系统要想兼容现有的通信设备，这就对其提出了很高要求。多波段、多模式的功放是解决兼容性问题的关键。要实现多波段、多模式的功放，目前的方法主要有超宽带功放[9]、可重构多波段功放、并发多波段[10]功放。超宽带功放的主要特点就是提高功放的工作带宽，把不同工作频段都包括进去。但带宽性能的提高毕竟具有一定的局限性。相对于超宽带功放在功放带宽性能上的提高，多波段功放提出了区别于传统功放的结构和工作方式。可重构功放更具有灵活性，可以根据不同的工作频段来自身调节，在今后的通信系统中更具有应用价值。具有多波段、多模式的功放的通信系统，能够大大的降低通信网络布局的成本。效率和成本正是通信运营商布网时主要考虑的两个因素。doherty功放是当前比较惯用的用于提高功放效率的手段，并能够适应高峰均比的信号。在结合了可重构技术以后，多波段doherty将在实际工程应用中发挥很大的作用。区别于传统doherty功放的非对称doherty[11]，在适应4g通信系统中信号高宽带和高峰均比的特点时也更具有优势。

3、课题研究国内外发展现状

可重构多波段（reconfigurable multi-band）功放是在并发多波段的基础上实现各个波段之间相互切换，实现功放灵活地工作在不同模式、不同波段。可重构多波段功放是通过在功放输入、输出匹配电路引入可重构配置元件来实现射频功放的动态调配，该方法可以大大降低射频功放的体积和电路复杂性。可以使用的可重构配置元件包括微机电开关（mems）[12]，pin 二极管，mos 开关[13]和变容二极管[14]- [15]等。采用可重构配置器件设计的多波段可调射频功放，其工作频率可以改变，随着射频调谐器件的成熟其工作带宽会更宽。图1给出了一种利用变容二极管、mems开关实现匹配网络可重构的结构。在该图中，通过mems开关的组合可以实现不同的电容值在匹配网络中的接入，再加上变容二极管电容值的变化，这样就可以实现匹配网络很大的匹配范围。除了电容值的变化，也可以使用微带线来匹配。同样的利用射频开关，实现不同分支微带线的接入。相比较电容这些分离元件带来的影响，微带线带来的插损会更小。但在电路设计时，低频段在用微带线匹配时，微带线的尺寸会增加电路的面积。相比较而言，这方法更适合于在高频段的设计。但这些设计方法也不一定是单独使用的，相互之间也可以结合，使电路设计更加灵活。

图1 mems开关结合varator组成的可重构匹配网络

在国外有很多研究者在这方面做出了很多工作，取得了一定成果。来自土耳其代尔夫特理工大学（delft university of technology）的 w. c. edmund neo 等人[16]采用反向串联高q 值变容二极管来实现多载波多模式射频功放的源和负载阻抗调谐。根据这种设计方法，最终测得的功放增益可达13db，实现了在900、1800、1900 和 2100mhz 频段内输出功率可达27‐28 dbm，在频率大于 1ghz 时附加效率（pae）可达 30%–55%。在美国，加州大学圣地亚哥分校（university of california at san diego）的 dongjiang qiao 等[17]提出了一种智能控制的射频功率放大器。这种智能射频功放的控制主要是由mems开关和变容二极管来实现，其调谐范围可以实现从8到12ghz超宽的频段。同样也是在美国，佐治亚理工学院（georgia institute of technology）的 joonhoi hur 等[18]通过可调谐阵列谐振器和 pmos 开关器件，采用 0.18um cmos 工艺设计了一个多波段多模式d类cmos功放。其可调谐频率范围为450 mhz到730 mhz，它在低功耗模式和高功耗模式下测量到最大漏极效率为分别为 72％和 70％。土耳其萨班哲大学（sabanci university）的 mehmet kaynak 等[19]提出了一种基于两个mos开关的多波段多模式功放，可以实现在分别在2.4ghz、3.6ghz、5.4ghz频段工作。测得结果得到，该功放在2.4ghz波段的1db压缩点为25.2dbm，增益为36db，效率为12.8%，最大输出功率为26.8dbm；

3.6ghz波段的1db 压缩点为 25.5dbm，增益为32db，效率为13.3%，最大输出功率为26.6dbm；5.4ghz 波段的 1db 压缩点为 2

4.8dbm，增益为 23db，效率为 12.5%，最大输出

功率为 26.3dbm。在欧洲，德国埃尔兰根‐纽伦堡大学（university of erlangen‐nuremberg）的 roman gloeckler 等[20]提出了一种采用钛酸锶钡（bst）变容二极管实现多波段可调谐功率放大器的新方法。该功率放大器连续可调范围为1700mhz 到2300mhz，采用频率小于2ghz的lte信号驱动功放，其最大增益为 27db，最大输出功率为24.1dbm，矢量幅度误差（evm）为6%。在日本，北海道大学（hokkaido university）的atsushi fukuda[21][22]提出的利用mems开关，切换不同匹配的匹配模块，实现可重构多波段。图2给出了这种匹配网络的结构示意图，图中第一级匹配和第二级匹配之间通过memes开关来切换匹配模块。匹配模块可以是简单的电容或电感，也可以是微带线，甚至可以是复杂的匹配电路。这种匹配方法使得匹配网络的设计更加灵活，实现了多波段的可重构。根据这种设计方法实现的可重构多波段功放能够实现分别在0.9ghz、1.5ghz、2ghz、5ghz频段上工作。在0.9ghz频段，增益达到10.7db，饱和输出功率达到30.5dbm，效率有64%；在1.5ghz频段，增益达到8.3db，饱和输出功率达到31.0dbm，效率有58%；在2ghz频段，增益达到8.6db，饱和输出功率达到31.0dbm，效率有58%；在5ghz频段，增益达到8.1db，饱和输出功率达到30.8dbm，效率有45%。在韩国，unha kim[23]等，利用pin二极管来做开关，实现输出匹配网络的选择和端口的选择。图3中给出了pin二极管应用于功放输出匹配网络中的结构图。该图也可以利用几个pin二极管开关的相互配合，实现输出端口port1和port2之间的选择。随着开关数量的增加，开关之间的相互组合方式不同，也可以实现不同波段的选择。这样简单的几个开关就可以实现多波段匹配网络在不同频段之间的切换。利用这种设计方法实现的功放设计中，选择了umts的三个常用的频段： 1920-1980mhz为band-1， 1850-1910mhz为band-2，1710-1770mhz为band-4/10。最终测得得到，在band-1和band-2组合一起输出时，线性增益可以达到25.6db，aclr可以达到-38dbc，pae可以达到37%。band-1单独输出可以达到27.5dbm的输出功率，此时的pae达到37%。band-2单独输出可以达到28.5dbm的输出功率，此时的pae达到39%。band-1和band-4/10组合一起输出时，线性增益可以达到25.0db，aclr 达到-38dbc，在28dbm输出功率时测得pae为38.4%。band-2和band-4/10组合输出时，线性增益可以达到25.6db，aclr小于-38db，最大线性pae高达37%。band-2单独输出时功率可以达到28.5dbm，此时的pae达到39%。band-4/10单独输出时功率可以达到27.5dbm，此时的pae达到37%。

图2 mems开关加匹配网络模块的匹配网络

图3 利用pin二极管做开关实现的匹配网络

（二）课题研究的主要内容、拟采取的技术路线与实施方案、拟解决的关键技术和难点、预期达到的目标。

1 课题的主要内容

可重构多波段功放的研究

a) 可重构匹配网络的研究

通信系统中，功放一般工作在其设计的频段内。设计时，为了使功放在工作频段内达到设计要求的带宽、效率、线性度等性能指标，工程师都会根据功放工作的频点进行相应的调整。功放的很多特性都会随着频率的变化而改变，这给多波段功放的设计增加了很大的难度。要想实现可重构多波段功放，就要在匹配网络中进行改进，使匹配网络能根据工作的不同频段进行变化。图4给出了可变匹配网络在功放设计中应用的原理图。可重构匹配网络就是利用可重构的器件：开关、可调元器件，来实现匹配网络的可重构性。根据工作的需要，可以通过电压控制开关或者可调元器件，使匹配网络重构到指定的工作频段，最终实现可重构多波段功放。在选用射频开关时，可以利用mems开关、pin二极管、mos开关、ultra cmos等器件，通过电压来控制这些开关实现不同匹配结构的切换。可调元器件一般选用变容二极管，利用偏置电压的不同实现电容值的变换，最终达到匹配网络结构的变换。