UHF頻段動態(tài)頻譜資源共享系統(tǒng)中超外差射頻接收機的頻率規(guī)劃

薛群

【摘要】 本文對UHF頻段動態(tài)頻譜資源共享系統(tǒng)中超外差射頻接收機的頻率規(guī)劃進行研究，并最終證明該頻率規(guī)劃的正確性和可行性。分析結果和實驗結果皆表明了該頻率規(guī)劃的正確性和可行性。

【關鍵詞】 動態(tài)頻譜資源共享 超外差射頻接收機 頻率規(guī)劃 雜散響應圖

一、引言

動態(tài)頻譜資源共享（DSRS）技術[1]-[2]是認知無線電技術[3]-[4]的一種具體應用方式。圖1所示為我國首個大規(guī)模的UHF頻段動態(tài)頻譜資源共享測試系統(tǒng)架構。該系統(tǒng)的工作頻段為694-806MHz，在我國，這個頻段被固定地分配給了廣播電視系統(tǒng)，覆蓋了14個帶寬為8MHz的電視信道。在這個系統(tǒng)中，動態(tài)頻譜資源共享系統(tǒng)與廣播電視系統(tǒng)無合作關系，廣播電視系統(tǒng)具有優(yōu)先權。動態(tài)頻譜資源共享系統(tǒng)與廣播電視系統(tǒng)在同一頻段內(nèi)共存，這意味著二者之間必然存在相互干擾。而且廣播電視系統(tǒng)的發(fā)射功率很強，可達千瓦級，故其必然對動態(tài)頻譜資源共享系統(tǒng)中的射頻接收機造成很大影響。

另一方面，頻率規(guī)劃對于超外差射頻接收機而言至關重要[7]。由于超外差射頻接收機一般具有兩級及以上的變頻處理過程，將產(chǎn)生許多雜散，尤其是存在強干擾信號的時候，雜散影響就更為明顯。合理的頻率規(guī)劃能夠使超外差射頻接收機性能更為優(yōu)良，受雜散的影響更小。同時，采用了合理的頻率規(guī)劃并經(jīng)精心設計的超外差接收機能夠實現(xiàn)高的接收靈敏度，寬的動態(tài)范圍和高的選擇性等優(yōu)良性能。

因此，本文中將詳細闡述用于UHF頻段動態(tài)頻譜資源共享系統(tǒng)的超外差射頻接收機的頻率規(guī)劃，并對該頻率規(guī)劃進行驗證性研究，并最終通過分析和實驗方式證明所采用的頻率規(guī)劃之正確性和可行性。（圖1）

二、頻率規(guī)劃

一個優(yōu)良設計的超外差射頻接收機具有合理的中頻頻率，中頻頻率的合理選擇能夠盡量減小混頻產(chǎn)物等雜散對接收機性能的影響，為成功地設計提供可靠的保障。一般而言，中頻規(guī)劃需要確定混頻產(chǎn)物的位置和強弱，但由于其強度難以估計，主要通過定位雜散的頻率來選擇能夠避開或減小雜散影響的中頻頻率。

用于UHF頻段動態(tài)頻譜資源共享系統(tǒng)的超外差射頻接收機中存在著以下基本信號：第一次混頻中使用的本振信號1，其頻率為fLO1；第二次混頻中使用的本振信號2，其頻率為fLO2；頻率為fs的有用信號；頻率為fr的存在于其他信道上的主用戶干擾信號；中心頻率為fIF1的第一中頻信號；中心頻率為fIF2的第二中頻信號；頻率合成器所需的參考信號，其頻率為fLO_R。其中，本振信號1，本振信號2和干擾信號這三種基本信號的功率較強。這些基本信號在具有非線性的器件中混頻而產(chǎn)生雜散信號，從而影響接收機性能。一般由三個及以上基本信號混頻產(chǎn)生的雜散在功率上遠小于由兩個基本信號混頻產(chǎn)生的雜散，因此在規(guī)劃時僅考慮強基本信號兩兩混頻的情況。由于射頻強干擾信號和本振信號2在電路布局上相隔較遠，較易隔離，故忽略這二者相互混頻的影響。因此，在頻率規(guī)劃時使用以下兩個原則：A.干擾信號與本振信號1混頻產(chǎn)物盡量不落在第一中頻帶內(nèi)；B.本振信號1和本振信號2的混頻產(chǎn)物不落在有用信號帶內(nèi)和第一中頻帶內(nèi)。

三、結束語

本文基于已報道的UHF頻段動態(tài)頻譜資源共享系統(tǒng)中超外差射頻接收機，詳細闡述了其頻率規(guī)劃，并采用頻率雜散響應圖對該頻率規(guī)劃進行了分析性驗證，同時通過實物測試對該頻率規(guī)劃進行了實驗性驗證。分析結果和實驗結果皆表明了該頻率規(guī)劃的正確性和可行性，從而保障了該超外差射頻接收機的設計。

參 考 文 獻

[1]Cabric D， ODonnell 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