怎么录制与重放蓝牙信号②

接上一篇怎么录制与重放蓝牙信号①

录制硬件：

morephE包含一个专为2.4GHz ISM频段定制的高性能接收机。例如，前端包含两个高性能的F-BAR滤波器，以保护接收机前端免受附近蜂窝通信及类似传输

的干扰（参见下图）。通过专门针对2.4GHz ISM频段进行优化设计，morephE接收机的性能远超通用数据记录系统。

一个特别重要的接收机参数是三阶截取点(IP3)。该参数决定了由强信号非线性混频产生的杂散产物的电平。例如，两个强蓝牙信号可能混频产生第三个信号。

尤其值得关注的是，强的无线局域网信号可能混频产生宽带噪声，实际上会提高接收机的噪声基底。morephE接收机经过专门设计以MAX IP3值，并在MAX灵敏度下实现了+7dBm的IP3。

该接收机架构采用一次混频至150MHz中频(IF)并进行直接数字化，这避免了在许多软件定义无线电中常见的镜像和直流偏移问题。

中频信号由12位模数转换器(ADC)进行数字化。根据ADC规格，这应能在150MHz下实现69dB的信噪比(SNR)。在150MHz下的有效位数(ENOB)为112位。市面上有比特数高得多的ADC，但在对150MHz信号进行数字化时，这些额外的比特并不包含更多信息。这些更高比特数器件所宣称的动态范围并不比morephE中采用的12位ADC高。部分原因在于时钟抖动对信噪比的影响。下图显示了ADC时钟抖动如何影响可实现的信噪比。该图表明，如果不想让时钟抖动影响ADC性能（ADC以200MHz时钟工作），则需要200飞秒(fs)或更低的时钟抖动。如此低的抖动水平是很难实现的。morephE采用了TIPLLatimum系列时钟净化芯片，该芯片使用两个锁相环(PLL)来最小化时钟抖动。因此，尽管其他数据采集系统可能指定了更高比特数的ADC，但这些比特并不包含更多信息，只会增加存储需求。

ADC的输出通过FPGA传输到动态随机存取存储器(DRAM)中，该存储器是运行Linux的双核ARM处理器系统的一部分。数据通过块写入的方式直接从DRAM传输到固态硬盘(SSD)，无需Linux内核干预。这可以实现超过1GB/s的传输速率。SSD的存储容量约为2TB，允许存储长达3小时40分钟的录制内容。

回放硬件：

在回放期间，数据通过块读取的方式从固态硬盘(SSD)传输到动态随机存取存储器(DRAM)，无需Linux内核干预。FPGA从DRAM中取出数据，并对接收机和发射机模拟通带应用均衡器。然后，数据被传递到一个以800MHz时钟工作的16位数模转换器(DAC)。与接收硬件一样，我们同样非常注重获取极低抖动的时钟来驱动DAC。DAC的输出是150MHz的中频(IF)信号，随后被混频至2.4GHz。最终信号使用与接收链路相同的F-BAR滤波器进行净化。

与接收机一样，发射链路的一个关键参数是其线性度，由三阶截取点(IP3)指示。IP3不足将导致发射信号的不同分量之间发生混频，实际上会提高噪声基底并产生杂散产物。morephE发射机在Max输出下实现了惊人的+30dBm的IP3。

morephE发射机的峰值输出被限制在略高于0dBm。这样做的原因以及添加外部附加放大的方法将在文档后面讨论。

自主操作：

morephE也可以无需连接主机运行。应用程序和控制脚本必须复制到USB记忆棒上。然后在设备通电前将记忆棒连接到morephE的USB接口。当设备启动时，Etherstore应用程序将启动并读取控制脚本。该脚本可以指示Etherstore应用程序回放现有文件或开始新的录制。

控制与图形用户界面（GUI）：

图形用户界面允许启动和停止数据录制。可以在开始录制前指定录制时长，也可以手动终止录制，或者在存储空间满时自动停止。在录制数据之前，可以自动或手动调整接收机前端衰减，以使接收机的动态范围与待录制的环境相匹配。

录制的文件保存在内部的2TB固态硬盘上,可以存储多个文件,可以删除单个文件。录制只能写入固态硬盘的连续区域,提供了一个工具来对固态硬盘进行碎片整理,以便在开始新录制前Max化连续空间。

录制的文件可以通过USB或以太网传输到主机。由于录制数据文件可能很大，传输时间可能会很长。通过USB传输数据时，传输速度为3倍实时。通过以太网传输数据时，传输速度为6倍实时。传输的文件可以是原始数据，也可以是经过均衡以补偿接收机模拟通带失真的数据。

图形用户界面允许从内部固态硬盘中选择特定文件进行回放。通过指定开始时间和持续时间，可以仅回放文件的一部分。

所选部分也可以循环播放，EtherStore应用程序会自动消除片段结束和开始之间的不连续性。默认情况下，数据将以录制时的相同电平回放。但是，图形用户界面也允许以其他电平回放。Moreph30的峰值输出功率被限制在略高于0dBm。文件也可以从主机下载到morephE。这些文件可以是之前由morephE录制的文件，也可以是用户生成的测试场景。.

图形用户界面示例:

关于图形用户界面和应用程序功能的更多信息，请参阅morephE用户指南

总体布局：

评分选项卡：

评分选项卡提供了有关射频环境对蓝牙设备运行难易程度的详细信息。射频环境可以是当前正在处理的捕获文件，也可以是已加载到Etherstore应用程序中的分析文件。评分选项卡还允许自定义一些控制评分算法的参数，例如，应考虑低功耗蓝牙(LE)还是经典蓝牙。

蓝牙空闲信道选项卡：

蓝牙空闲信道选项卡科用于检查特定信道可用于蓝牙接收的可能性。计算是在录制数据的可配置时间间隔内进行的。

为了确定某个特定时间点信道是否空闲，需要检查所有信道上的能量。这结合接收设备的载干比（C/I）特性，以确定蓝牙接收所需的最小信号电平。

输出功率：

morephE的MAX峰值射频输出为0dBm。此限制是由于互调失真的要求。当同时生成多个信号时，它们之间可能会产生互调产物。morephE经过专门设计，可将这些杂散信号的电平降至Min。正是这一特性使得morephE能够同时以High保真度生成微弱和强的干扰信号。

随着输出功率的增加，控制杂散信号变得更具挑战性。因此，moreph30E的输出功率被限制在0dBm左右。在某些应用中，可能需要额外的放大。在选择外部放大器时，重要的是其具有高的三阶截取点(IP3)值，否则EtherStore应用程序生成的各个信号将混频在一起，产生不需要的杂散信号。包装盒内包含一个30dBm的外部放大器。

另一个适用的外部放大器是MiniCircuitsZHL30W262+，其1dB压缩点为+43dBm，IP3为51dB，增益为50dB。使用此放大器时，输出功率应显著低于1dB压缩点。

包装内含：

1个 morephE测试仪器

1个 柔软防尘袋

1根 USBA转USBC线缆，灰色，1米

1根 天线，黑色

1个 12V电源适配器(PSU)

1个 30dBm外部放大器（未在图中显示）

如果购买了额外的blueSPYPRO选件，还包括：

1个 逻辑探针探头

1根 广濑(Hirose)转广濑(Hirose)线缆，黑色，300mm

1根 逻辑线缆，MK18

1套 EZ夹子（16个灰色，1个红色，1个黑色）

产品参数请FMorephE 2.4GHz 射频记录回放系统

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