UHF-AWG – генератор сигналов произвольной формы – объединяет в себе два прибора, генератор и детектор, благодаря чему позволяет решить весь спектр задач рамках импульсных измерений. Современная программируемая среда позволяет быстро направить сигнал на один из двух 600 МГц входных каналов. Схемы детектирования в комплекте поставки включают в себя высокоскоростную демодуляцию, счетчик импульсов и диджитайзер для анализа во временной области. Последовательность условий, основанных на результатах внутренних измерений, позволяет использовать протоколы с прямой связью, что делает возможным исправление квантовых ошибок. Функция модуляции в UHF-AWG обеспечивает фазовую когерентность, что делает возможным использование прибора в таких требовательных к параметрам областях, как квантовые вычисления, тестирование аналогово-цифровых приборов, ЯМР-спектроскопии и т.п. Весь функционал прибора доступен с использованием удобного кросс-платформенного ПО на базе LabOne.

Ключевые характеристики

• Двухканальный 600 МГц генератор сигналов произвольной формы;
• 14-битное разрешение, 2 маркера на канал;
• Память для сигналов – 128 MSa на каждый канал;
• Амплитудная модуляция с внутренним и внешним фазовым референсом;
• Два 600 МГц ввода сигналов с осциллоскопом и опционально доступными функциями: демодуляции, счетчика импульсов и схемой усреднения с узкополосным фильтром (boxcar averager);
• Кросс-триггерная платформа для задания последовательности условий и триггеров с малым значением задержки.

Преимущества для пользователя

• Интуитивно понятный язык программирования UHF-AWG позволяет начать работу быстро и эффективно;
• Контроль генерации и детектирования импульсов из единого интерфейса позволяют существенно снизить сложность установки;
• Параметрический свипер (по параметрам задержки, амплитуды, частоты, фазы и др) позволяет максимально автоматизировать измерения;
• Снижение времени ожидания за счет быстрой передачи длинных фазово-когерентных паттернов благодаря модуляции и очередности;
• Простая реализация протоколов прямой и обратной связи без программирования FPGA.

Основные моменты

UHF-AWG может воспроизвести сигнал любой формы из программируемой пользователей памяти объемом 128 MSa на каждый канал. Высокоуровневый компилятор, интегрированный в LabOne, объединяет в себе инструменты для создания и редактирования формы выходных сигналов и их последовательностей и дает возможности конфигурирования всех программных инструментов, что позволяет обеспечить высокую эффективность работы.

Более того, UHF-AWG имеет два 600 МГц ввода сигналов и набор инструментов, обеспечивающих разнообразные синхронные и асинхронные методы детектирования. Кросс-триггерная платформа дает возможность использования двухсторонних триггеров между AWG и внутренним модулем детектирования, заменяя обычную систему внутренних триггеров, используемую в традиционных схемах. Это позволяет исключить сложную методику синхронизации отдельных приборов, отвечающих за генерацию и распознавание сигнала. Вместо этого процедура измерения контролируется из одной программы AWG, как показано на рисунке на следующей странице.

Кросс-платформенный пользовательский интерфейс LabOne имеет обширный набор инструментов для выполнения измерений и их последующего анализа. Благодаря использованию параметрического свипера изменения параметров в зависимости от таких характеристик сигнала, как амплитуда, задержка или несущая частота, могут быть легко сделаны в автоматическом режиме. Плоттер позволяет визуализировать непрерывный поток измерений, а также отслеживать эффект изменения параметров AWG. Запись триггеров доступна при помощи двух инструментов – встроенного осциллоскопа либо программного триггера, что позволяет удобно использовать наиболее часто применяемые условия в AWG экспериментах. Программируемый интерфейс LabOne для Python, LabVIEW, MATLAB и C позволяют простую и быструю интеграцию в уже имеющееся у пользователя ПО.

Окно редактора последовательностей с программой AWG, включающей в себя генератор формы сигналов, контроль многоразрядного цифрового вывода, а также динамическое изменение несущей частоты

Аналоговые и цифровые AWG сигналы, сгенерированные в программе, представленной на изображении слева. Сбор данных (в данном случае – гомогенное детектирование) выполнялось синхронно с генерированием сигнала

Описание

Генерация и модуляция сигналов

UHF-AWG может работать в режиме прямого вывода или в режиме амплитудной модуляции.

В первом случае генерируемые сигналы подаются напрямую на выводы с DC-связью. Память для сигналов объемом 128 MSa и 14-битный, 1.8 GSa/s ЦАП обеспечивают генерацию импульсов в высоком разрешении для воспроизведения широкого диапазона условий, необходимых для эксперимента, а также для компенсации искажений, возникающих в тракте.

В режиме амплитудной модуляции каждый AWG канал формирует синусоидальный сигнал, генерируемый внутренним осциллятором. Это оптимизирует генерацию фазово-когерентных импульсных паттернов с использованием секвенсора и генератора огибающих, позволяя избавиться от загрузки в память полной формы сигнала. В результате экономится время и увеличивается пропускная способность. Изменение несущей частоты помогает в экспериментах, где требуется много изменений частоты или фазы. В таких областях применения, как ЯМР спектроскопия, где требуется применение длинных паттернов (на всей полосе в 600 МГц), пользователь может уменьшить объем загружаемых данных за счет определения сигнала с более низкой частотой дискретизации по сравнению с финальной.

Внутренние осцилляторы UHF-AWG являются референсными как для генерации, так и для детектирования сигнала, что делает данный прибор идеальным для использования генератора сигналов в качестве импульсного радара. Два цифровых маркера сигналов на канал могут быть сгенерированы с тем же временным разрешением, что и аналоговый сигнал в обоих режимах работы.

Схемы детектирования

UHF-AWG может использовать сразу несколько модулей детектирования:
• Демодулятор: для фазово-чувствительного детектирования в наиболее широкой в своем классе полосе 5 МГц для импульсных ВЧ экспериментов;
• Счетчик импульсов: для обработки PMT или подобных импульсных сигналов частотой до 225 МГц;
• Осциллоскоп и диджитайзер: для визуализации реакции системы на изменение параметров генерации импульсов;
• Анализатор спектра с поддержкой высокого разрешения по частоте, необходимого, например, в ЯМР спектроскопии.
Схема установки на следующей странице и таблица доступных опций на в конце настоящей брошюры позволяют подобрать конфигурацию системы, которая будет полностью соответствовать всем требованиям эксперимента пользователя.

Последовательность ветвлений и прямая связь

Благодаря возможностям по использованию ветвления, UHF-AWG может изменять форму следующего сигнала в соответствии с внешними (например, по состоянию 32-битного цифрового входа) или внутренними (например, согласно значению квадратуры демодулированного сигнала) условиями. Диаграмма, показывающая путь сигнала в протоколе обратной связи, расположенная в конце следующей страницы, иллюстрирует гибкость в определении условий ветвления для соответствий требованиям различных экспериментов. Достижение субмикросекундного времени прямой связи важно для некоторых команд секвенсора, а также устраняет необходимости управления низкоуровневой цифровой обработки сигналов.