UHF频段动态频谱资源共享系统中超外差射频接收机的频率规划

【摘要】 本文对UHF频段动态频谱资源共享系统中超外差射频接收机的频率规划进行研究，并最终证明该频率规划的正确性和可行性。分析结果和实验结果皆表明了该频率规划的正确性和可行性。

【关键词】 动态频谱资源共享 超外差射频接收机 频率规划 杂散响应图

一、引言

动态频谱资源共享（DSRS）技术[1]-[2]是认知无线电技术[3]-[4]的一种具体应用方式。图1所示为我国首个大规模的UHF频段动态频谱资源共享测试系统架构。该系统的工作频段为694-806MHz，在我国，这个频段被固定地分配给了广播电视系统，覆盖了14个带宽为8MHz的电视信道。在这个系统中，动态频谱资源共享系统与广播电视系统无合作关系，广播电视系统具有优先权。动态频谱资源共享系统与广播电视系统在同一频段内共存，这意味着二者之间必然存在相互干扰。而且广播电视系统的发射功率很强，可达千瓦级，故其必然对动态频谱资源共享系统中的射频接收机造成很大影响。

另一方面，频率规划对于超外差射频接收机而言至关重要[7]。由于超外差射频接收机一般具有两级及以上的变频处理过程，将产生许多杂散，尤其是存在强干扰信号的时候，杂散影响就更为明显。合理的频率规划能够使超外差射频接收机性能更为优良，受杂散的影响更小。同时，采用了合理的频率规划并经精心设计的超外差接收机能够实现高的接收灵敏度，宽的动态范围和高的选择性等优良性能。

因此，本文中将详细阐述用于UHF频段动态频谱资源共享系统的超外差射频接收机的频率规划，并对该频率规划进行验证性研究，并最终通过分析和实验方式证明所采用的频率规划之正确性和可行性。（图1）

二、频率规划

一个优良设计的超外差射频接收机具有合理的中频频率，中频频率的合理选择能够尽量减小混频产物等杂散对接收机性能的影响，为成功地设计提供可靠的保障。一般而言，中频规划需要确定混频产物的位置和强弱，但由于其强度难以估计，主要通过定位杂散的频率来选择能够避开或减小杂散影响的中频频率。

用于UHF频段动态频谱资源共享系统的超外差射频接收机中存在着以下基本信号：第一次混频中使用的本振信号1，其频率为fLO1；第二次混频中使用的本振信号2，其频率为fLO2；频率为fs的有用信号；频率为fr的存在于其他信道上的主用户干扰信号；中心频率为fIF1的第一中频信号；中心频率为fIF2的第二中频信号；频率合成器所需的参考信号，其频率为fLO_R。其中，本振信号1，本振信号2和干扰信号这三种基本信号的功率较强。这些基本信号在具有非线性的器件中混频而产生杂散信号，从而影响接收机性能。一般由三个及以上基本信号混频产生的杂散在功率上远小于由两个基本信号混频产生的杂散，因此在规划时仅考虑强基本信号两两混频的情况。由于射频强干扰信号和本振信号2在电路布局上相隔较远，较易隔离，故忽略这二者相互混频的影响。因此，在频率规划时使用以下两个原则：A.干扰信号与本振信号1混频产物尽量不落在第一中频带内；B.本振信号1和本振信号2的混频产物不落在有用信号带内和第一中频带内。

三、结束语

本文基于已报道的UHF频段动态频谱资源共享系统中超外差射频接收机，详细阐述了其频率规划，并采用频率杂散响应图对该频率规划进行了分析性验证，同时通过实物测试对该频率规划进行了实验性验证。分析结果和实验结果皆表明了该频率规划的正确性和可行性，从而保障了该超外差射频接收机的设计。

参 考 文 献

[1]Cabric D， O’Donnell I D， Chen M S W， Brodersen R W. Spectrum sharing radios[J]. IEEE Circuits and Systems Magazine， July 2006， 6（2）： pp.30-45[2]Y Xi Zhang， Hang Su. CREAM-MAC： Cognitive Radio-EnAbled Multi-Channel MAC Protocol Over Dynamic Spectrum Access Networks[J]. IEEE Journal of Selected Topics in Signal Processing， February 2011， 5（1）：110-123

[3]Mitola III J. Maguire G Q Jr. Cognitive radio：Making software radios more personal[J]. IEEE Personal Communications， April 1999， 6（4）： 13-18

[4]Augustin G.， Denidni T. A. An Integrated Ultra Wideband/Narrow Band Antenna in Uniplanar Configuration for Cognitive Radio Systems[J]. IEEE Transactions on Antennas and Propagation， November 2012， 60（11）：5479-5484