怎么錄制與重放藍牙信號②

接上一篇怎么錄制與重放藍牙信號①

錄制硬件：

morephE包含一個專為2.4GHz ISM頻段定制的高性能接收機。例如，前端包含兩個高性能的F-BAR濾波器，以保護接收機前端免受附近蜂窩通信及類似傳輸

的干擾（參見下圖）。通過專門針對2.4GHz ISM頻段進行優化設計，morephE接收機的性能遠超通用數據記錄系統。

一個特別重要的接收機參數是三階截取點(IP3)。該參數決定了由強信號非線性混頻產生的雜散產物的電平。例如，兩個強藍牙信號可能混頻產生第三個信號。

尤其值得關注的是，強的無線局域網信號可能混頻產生寬帶噪聲，實際上會提高接收機的噪聲基底。morephE接收機經過專門設計以MAX IP3值，并在MAX靈敏度下實現了+7dBm的IP3。

該接收機架構采用一次混頻至150MHz中頻(IF)并進行直接數字化，這避免了在許多軟件定義無線電中常見的鏡像和直流偏移問題。

中頻信號由12位模數轉換器(ADC)進行數字化。根據ADC規格，這應能在150MHz下實現69dB的信噪比(SNR)。在150MHz下的有效位數(ENOB)為112位。市面上有比特數高得多的ADC，但在對150MHz信號進行數字化時，這些額外的比特并不包含更多信息。這些更高比特數器件所宣稱的動態范圍并不比morephE中采用的12位ADC高。部分原因在于時鐘抖動對信噪比的影響。下圖顯示了ADC時鐘抖動如何影響可實現的信噪比。該圖表明，如果不想讓時鐘抖動影響ADC性能（ADC以200MHz時鐘工作），則需要200飛秒(fs)或更低的時鐘抖動。如此低的抖動水平是很難實現的。morephE采用了TIPLLatimum系列時鐘凈化芯片，該芯片使用兩個鎖相環(PLL)來最小化時鐘抖動。因此，盡管其他數據采集系統可能指定了更高比特數的ADC，但這些比特并不包含更多信息，只會增加存儲需求。

ADC的輸出通過FPGA傳輸到動態隨機存取存儲器(DRAM)中，該存儲器是運行Linux的雙核ARM處理器系統的一部分。數據通過塊寫入的方式直接從DRAM傳輸到固態硬盤(SSD)，無需Linux內核干預。這可以實現超過1GB/s的傳輸速率。SSD的存儲容量約為2TB，允許存儲長達3小時40分鐘的錄制內容。

回放硬件：

在回放期間，數據通過塊讀取的方式從固態硬盤(SSD)傳輸到動態隨機存取存儲器(DRAM)，無需Linux內核干預。FPGA從DRAM中取出數據，并對接收機和發射機模擬通帶應用均衡器。然后，數據被傳遞到一個以800MHz時鐘工作的16位數模轉換器(DAC)。與接收硬件一樣，我們同樣非常注重獲取極低抖動的時鐘來驅動DAC。DAC的輸出是150MHz的中頻(IF)信號，隨后被混頻至2.4GHz。最終信號使用與接收鏈路相同的F-BAR濾波器進行凈化。

與接收機一樣，發射鏈路的一個關鍵參數是其線性度，由三階截取點(IP3)指示。IP3不足將導致發射信號的不同分量之間發生混頻，實際上會提高噪聲基底并產生雜散產物。morephE發射機在Max輸出下實現了驚人的+30dBm的IP3。

morephE發射機的峰值輸出被限制在略高于0dBm。這樣做的原因以及添加外部附加放大的方法將在文檔后面討論。

自主操作：

morephE也可以無需連接主機運行。應用程序和控制腳本必須復制到USB記憶棒上。然后在設備通電前將記憶棒連接到morephE的USB接口。當設備啟動時，Etherstore應用程序將啟動并讀取控制腳本。該腳本可以指示Etherstore應用程序回放現有文件或開始新的錄制。

控制與圖形用戶界面（GUI）：

圖形用戶界面允許啟動和停止數據錄制。可以在開始錄制前指定錄制時長，也可以手動終止錄制，或者在存儲空間滿時自動停止。在錄制數據之前，可以自動或手動調整接收機前端衰減，以使接收機的動態范圍與待錄制的環境相匹配。

錄制的文件保存在內部的2TB固態硬盤上,可以存儲多個文件,可以刪除單個文件。錄制只能寫入固態硬盤的連續區域,提供了一個工具來對固態硬盤進行碎片整理,以便在開始新錄制前Max化連續空間。

錄制的文件可以通過USB或以太網傳輸到主機。由于錄制數據文件可能很大，傳輸時間可能會很長。通過USB傳輸數據時，傳輸速度為3倍實時。通過以太網傳輸數據時，傳輸速度為6倍實時。傳輸的文件可以是原始數據，也可以是經過均衡以補償接收機模擬通帶失真的數據。

圖形用戶界面允許從內部固態硬盤中選擇特定文件進行回放。通過指定開始時間和持續時間，可以僅回放文件的一部分。

所選部分也可以循環播放，EtherStore應用程序會自動消除片段結束和開始之間的不連續性。默認情況下，數據將以錄制時的相同電平回放。但是，圖形用戶界面也允許以其他電平回放。Moreph30的峰值輸出功率被限制在略高于0dBm。文件也可以從主機下載到morephE。這些文件可以是之前由morephE錄制的文件，也可以是用戶生成的測試場景。.

圖形用戶界面示例:

關于圖形用戶界面和應用程序功能的更多信息，請參閱morephE用戶指南

總體布局：

評分選項卡：

評分選項卡提供了有關射頻環境對藍牙設備運行難易程度的詳細信息。射頻環境可以是當前正在處理的捕獲文件，也可以是已加載到Etherstore應用程序中的分析文件。評分選項卡還允許自定義一些控制評分算法的參數，例如，應考慮低功耗藍牙(LE)還是經典藍牙。

藍牙空閑信道選項卡：

藍牙空閑信道選項卡科用于檢查特定信道可用于藍牙接收的可能性。計算是在錄制數據的可配置時間間隔內進行的。

為了確定某個特定時間點信道是否空閑，需要檢查所有信道上的能量。這結合接收設備的載干比（C/I）特性，以確定藍牙接收所需的最小信號電平。

輸出功率：

morephE的MAX峰值射頻輸出為0dBm。此限制是由于互調失真的要求。當同時生成多個信號時，它們之間可能會產生互調產物。morephE經過專門設計，可將這些雜散信號的電平降至Min。正是這一特性使得morephE能夠同時以High保真度生成微弱和強的干擾信號。

隨著輸出功率的增加，控制雜散信號變得更具挑戰性。因此，moreph30E的輸出功率被限制在0dBm左右。在某些應用中，可能需要額外的放大。在選擇外部放大器時，重要的是其具有高的三階截取點(IP3)值，否則EtherStore應用程序生成的各個信號將混頻在一起，產生不需要的雜散信號。包裝盒內包含一個30dBm的外部放大器。

另一個適用的外部放大器是MiniCircuitsZHL30W262+，其1dB壓縮點為+43dBm，IP3為51dB，增益為50dB。使用此放大器時，輸出功率應顯著低于1dB壓縮點。

包裝內含：

1個 morephE測試儀器

1個 柔軟防塵袋

1根 USBA轉USBC線纜，灰色，1米

1根 天線，黑色

1個 12V電源適配器(PSU)

1個 30dBm外部放大器（未在圖中顯示）

如果購買了額外的blueSPYPRO選件，還包括：

1個 邏輯探針探頭

1根 廣瀨(Hirose)轉廣瀨(Hirose)線纜，黑色，300mm

1根 邏輯線纜，MK18

1套 EZ夾子（16個灰色，1個紅色，1個黑色）

產品參數請FMorephE 2.4GHz 射頻記錄回放系統

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