📚 课程目录第3章基带-射频接口采样率与带宽匹配仿真

3. 基带-射频接口采样率与带宽匹配仿真

在基带-射频协同仿真中，基带采样率 fs_bb 决定数字信号能表示的最高频率，射频载波 fc 决定频谱搬移的位置，而信号带宽 BW 决定实际占用的频谱宽度。三者不匹配时，典型后果有两类：

本案例用 16-QAM 复基带信号，在协同仿真中扫描基带采样率，观察频谱与 EVM 的变化，并找到满足 EVM ≤ 3% 的最小采样率。

链路结构：16-QAM 符号源 → 根升余弦（RRC）成形 → 基带采样 → 上变频至 fc → 理想信道 → 下变频 → 匹配滤波 → EVM 计算。关键参数如下：

复基带采样率需满足 fs_bb ≥ BW；工程上通常取 fs_bb ≥ 2·BW 以留出过渡带和滤波器余量。本例中 BW=10 MHz，理论下限 10 MHz，推荐 ≥ 20 MHz。

在协同仿真中固定 fc 与 BW，将 fs_bb 从 8 MHz 逐步提高到 40 MHz，每次运行后记录接收端 EVM 与频谱。下面给出关键扫描点的预期现象：

fs_bb (MHz)	fs_bb / BW	频谱现象	EVM 预期	判断
8	0.8	带内高频折叠，频谱出现镜像	> 15%	严重混叠
12	1.2	边缘混叠，频谱轻微重叠	6%~10%	不满足
20	2.0	频谱干净，过渡带充足	≈ 2.5%	满足
40	4.0	频谱干净，但计算量增大	≈ 2.4%	过采样

表中 EVM 为教学示例的预期量级，实际数值取决于 RRC 滚降、滤波器阶数、量化位数和仿真平台实现，需以本机运行结果为准。

下图把基带采样率、信号带宽、射频载波与射频采样率之间的约束关系集中呈现，并标出混叠区、临界区与安全区，便于在协同仿真中快速定位参数是否匹配。

根据上图的分区关系，操作路径很明确：

先确认 BW 与 Rs、α 的关系：BW ≈ Rs(1+α) = 10 × 1.35 = 13.5 MHz。若按占用带宽算，fs_bb 下限应取 13.5 MHz；若按符号率算，下限为 10 MHz。工程上统一取 fs_bb ≥ 2·BW 更稳妥。
将 fs_bb 从 8 MHz 提高到 20 MHz，重新运行协同仿真，观察接收端频谱是否还有折叠分量。
检查射频侧 fs_rf 是否满足 fs_rf ≥ 2(fc + BW/2) = 2(2400 + 6.75) = 4813.5 MHz。本例取 4.8 GHz 略低于该值，需提高到 4.9 GHz 或采用带通采样。
确认上/下变频使用同一本振频率和同一采样时钟，避免频偏引入额外 EVM。
若 EVM 仍偏高，检查 RRC 滤波器阶数和群时延，必要时增加滤波器阶数或调整滚降系数。

关键结论：本例中 fs_bb = 20 MHz 是满足 EVM ≤ 3% 的最小基带采样率；fs_rf 需不低于 4.9 GHz 才能避免射频侧混叠。两者必须同时满足，只调一个不够。

每次参数调整后，按以下顺序判读：

若仿真平台支持参数扫描，可直接对 fs_bb 做 8~40 MHz 的线性扫描，一次性得到 EVM 随采样率变化的曲线，快速定位拐点。