Zurich Instruments 的多通道任意波形發(fā)生器 HDAWG 擁有同類產(chǎn)品中的通道密度，其設(shè)計(jì)旨在實(shí)現(xiàn)高級的信號發(fā)生功能，帶寬高達(dá) 750 MHz 。HDAWG 擁有 4 或 8 個(gè)直流耦合單端模擬輸出通道，輸出垂直分辨率為 16 位。每個(gè)模擬輸出有兩個(gè)可切換模式，直接模式（帶寬和超低噪聲）和放大模式 (輸出幅值為 5 Vpp)。至多 18 臺(tái) HDAWG 可以通過我們的可編程量子系統(tǒng)控制器 PQSC 實(shí)現(xiàn)時(shí)間同步。
LabOne 提供了*的編程理念，它結(jié)合了 AWG 的高性能、靈活性和函數(shù)發(fā)生器的易用性。使用 LabOne 用戶界面 (UI) 以及適用于 LabVIEW™、.NET、MATLAB®、C 和 Python 的 API，用戶可以輕松實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化測量以及快速整合 HDAWG 至現(xiàn)有控制環(huán)境。
應(yīng)用
- 量子計(jì)算
- 雷達(dá)/激光雷達(dá)
- 核磁共振譜 (NMR) 和電子順磁共振譜 ( EPR)
- 半導(dǎo)體器件測試
- 磁共振成像 (MRI) 和電信應(yīng)用中的多輸入多輸出(MIMO) 技術(shù)
亮點(diǎn)
高級 AWG 編程 在 LabOne AWG 定序器中定義波形和序列后，LabOne AWG 編譯器會(huì)在最短的時(shí)間內(nèi)將指令轉(zhuǎn)換為機(jī)器語言并將結(jié)果傳送到硬件。LabOne 定序功能支持循環(huán)，循環(huán)內(nèi)可以設(shè)置動(dòng)態(tài)變化的時(shí)間延遲和條件分支點(diǎn)。 除 Gaussian、Blackman、正弦等標(biāo)準(zhǔn)波形之外，LabOne 還包括復(fù)雜波形設(shè)計(jì)需要使用的所有重要數(shù)學(xué)和陣列編輯工具。用戶可輕松對波形進(jìn)行相加、相乘、剪切、拼接，以及波形分段整理。如果要導(dǎo)入其他儀器測量到的信號或由 MATLAB 等工具計(jì)算的波形， 只需拖放操作便可。 |  | |
多設(shè)備同步 (MDS) 基于多設(shè)備同步功能，多臺(tái) HDAWG 可視為一臺(tái)多通道 AWG：
在使用設(shè)備同步功能時(shí)，LabOne AWG 編譯器負(fù)責(zé)將主時(shí)序程序分配到所有儀器， 同時(shí)運(yùn)用自動(dòng)交互觸發(fā)協(xié)議確保同步波形播放時(shí)序。對于同步 4 臺(tái)或 4 臺(tái)以上 HDAWG，我們建議使用我們的可編程量子系統(tǒng)控制器PQSC， 因?yàn)榕c MDS 相比 PQSC 可以提供更高的同步時(shí)間精度。 |  | |
振蕩器、調(diào)制和相位控制 HDAWG 配備的數(shù)字振蕩器可直接生成正弦載波，獨(dú)立于 AWG 編程產(chǎn)生的包絡(luò)信號。因此，可以快速上傳生成大量長波形，同時(shí)確保多脈沖的精確相位相干。此外，用戶可任意調(diào)節(jié)和掃描載波的頻率和相位，而無需編寫靜態(tài)波形。 HDAWG-MF 多頻調(diào)制選件增加了振蕩器的數(shù)量，并實(shí)現(xiàn)了全數(shù)字 I/Q 頻率調(diào)制和相位調(diào)制、頻率復(fù)用和相位循環(huán)。 |  | |
低延遲觸發(fā)和時(shí)序分支 HDAWG 的低延遲設(shè)計(jì)，使其在前面板檢測到觸發(fā)輸入后，能夠在 50 ns 內(nèi)輸出波形的樣本。對于無法長時(shí)間保持屬性不變的量子系統(tǒng)，低延遲觸發(fā)是量子計(jì)算反饋實(shí)驗(yàn)的必要條件，每納秒的縮短都可能顯著改善實(shí)驗(yàn)結(jié)果。HDAWG 的 4 或 8 輸出通道可按 2x2 (2 個(gè)序列發(fā)生器) 或 4x2 (4 個(gè)序列發(fā)生器) 分組，每組均可被單獨(dú)觸發(fā)。這為實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中子系統(tǒng)的信號分配增加了靈活性。 為了實(shí)現(xiàn)輸出高復(fù)雜度信號和實(shí)時(shí)控制，HDAWG 可根據(jù)其 32 位數(shù)字輸入的位組合來選擇播放預(yù)先存儲(chǔ)在可編程存儲(chǔ)器的波形，選擇多達(dá) 1024 個(gè)。這些數(shù)字輸入的位組合可以用來表示某種數(shù)字調(diào)制模式、某個(gè)器件對應(yīng)的測試波形或多量子比特量子態(tài)讀出結(jié)果。 |  |
功能圖解
任意波形發(fā)生器
| 通道數(shù)1 | 4 (HDAWG4) 或 8 (HDAWG8) |
| 垂直分辨率 | 16 位 |
| 每個(gè)通道的波形存儲(chǔ)器 | 64 MSa； 500 MSa（使用 HDAWG-ME 選件） |
| 定序器長度 | 8192 條指令 |
| 波形粒度 | 16 個(gè)樣本 |
| 最小波形長度 | 32 個(gè)樣本 |
| 定序器時(shí)鐘頻率 | 采樣率除以 8 |
| 定序器指令（播放） | 播放波形（單通道或多通道）， 播放波形片段（起始樣本索引和分段長度）， 播放來自庫的波形（DIO 輸入狀態(tài)），中斷波形回放 |
| 定序器指令（其他） | 等待常量、等待觸發(fā)、設(shè)置/獲取觸發(fā)狀態(tài)、設(shè)置/獲取 DIO 狀態(tài)、 整型變量運(yùn)算（加、減、邏輯運(yùn)算）、 更改振蕩器頻率/相位（實(shí)時(shí)）、更改其他儀器設(shè)置（非實(shí)時(shí)） |
| 定序器控制結(jié)構(gòu) | 重復(fù)（1 到 223-1 或無窮大），條件分支（多分支） |
波形信號輸出
| 接口類型 | SMA |
| 輸出阻抗 | 50 Ω |
| 輸出耦合 | DC |
| 輸出模式 | 放大輸出，直接輸出 |
| 輸出幅度范圍（50 Ω） | 0.2 Vpp 到 5.0 Vpp（放大） 0.8 Vpp（直接） |
| 輸出幅度精度 | ±(1% 幅度設(shè)置范圍 + 5 mVpp) (放大, 50 Ω) |
| 輸出幅度分辨率 | < 0.1 mV |
| 偏置電壓 | 0.5 × 峰峰值電壓, ±1.25 V (放大, 50 Ω) 0 V (直接) |
| 偏置電壓精度 | ±(1% 幅度設(shè)置范圍 + 5 mV) |
| 相位噪聲 | < -135 dBc/Hz (放大, 1 Vpp, 100 MHz, 偏移 10 kHz) < -148 dBc/Hz (放大, 1 Vpp, 100 MHz, 偏移 1 MHz) < -135 dBc/Hz (直接, 0.5 Vpp, 100 MHz, 偏移 10 kHz) < -148 dBc/Hz (直接, 0.5 Vpp, 100 MHz, 偏移 1 MHz) |
| 波形輸出周期抖動(dòng) | 3 ps RMS (方波, 150 MHz) |
| 電壓噪聲 （> 200 kHz） | 35 nV/√Hz (放大, ±2.5 V 范圍, 高阻) 12 nV/√Hz (直接, 高阻) |
| 均方根 (RMS) 電壓噪聲 (積分范圍： 100 Hz 到 600 MHz) | 320 µVrms (放大, ±2.5 V range, 50 Ω) 100 µVrms (直接, 50 Ω) |
時(shí)域和頻域特性
| 輸出帶寬 (-3dB, 校準(zhǔn) sin(x)/x 滾降后) | 0 - 300 MHz (放大, ±2.5 V 范圍) 0 - 750 MHz (直接) |
| 采樣率 | 100 MSa/s 至 2.4 GSa/s |
| 采樣率除法器 | 20 to 213 |
| 內(nèi)部采樣時(shí)鐘分辨率 | 7 位 |
| 上升時(shí)間 (20% 至 80%) | 450 ps (0.2 V , 放大, ±0.4 V 范圍) 800 ps (1 V, 放大, ±2.5 V 范圍) 1100 ps (5 V, 放大, ±2.5 V 范圍) 300 ps (0.8 V, 直接) 550 ps (1 V, 放大, ±1.5V 范圍) |
| 過沖 | < 1% |
| 觸發(fā)輸出延遲 | < 50 ns (限于成對輸出信號 1&2, 2&4, 5&6, 7&8 并使用時(shí)序指令 playWaveDigTrigger) < 180 ns (使用時(shí)序指令 waitDigTrigger) |
| 通道間偏移 | < 200 ps |
| 偏移調(diào)節(jié)范圍 | 10 ns |
| 時(shí)偏移節(jié)精度 | < 10 ps (使用 HDAWG-SKW 選件) < 0.42 ns or 1 個(gè)采樣時(shí)鐘周期 (無 HDAWG-SKW 選件) |
標(biāo)記和其他輸出
| 標(biāo)記輸出 | 1 個(gè)/通道, SMA (前面板), 2 標(biāo)記比特/波形 |
| 標(biāo)記輸出阻抗 | 50 Ω |
| 標(biāo)記輸出上升/下降時(shí)間 | 300 ps (20/80%) |
| 標(biāo)記輸出周期抖動(dòng) | 60 ps 峰峰值 (方波, 100 MHz) |
| 標(biāo)記輸出偏移調(diào)節(jié) | 范圍：-23 至 30 ns (采樣率) 分辨率：~10 ps (采樣率, 取決于設(shè)置) |
| 采樣時(shí)鐘輸出 | 后面板 SMA |
| 采樣時(shí)鐘輸出幅度 | 0.8 Vpp (2.4 GHz, 50 Ω) 2.0 Vpp (1.0 GHz, 50 Ω) |
| 參考時(shí)鐘輸出 | 后面板 SMA |
| 參考時(shí)鐘輸出阻抗 | 50 Ω, AC 耦合 |
| 參考時(shí)鐘輸出幅度 | 1 Vpp (100 MHz, 50 Ω) |
| 參考時(shí)鐘輸出頻率 | 100 MHz (內(nèi)部參考模式) 10 / 100 MHz (外部參考模式) |
| 參考時(shí)鐘輸出抖動(dòng) | 260 fs RMS, 由相位噪聲積分導(dǎo)出 (12 kHz 至 200 MHz 頻率偏移范圍) |
輸入
| 觸發(fā)輸入 | 每個(gè)通道 1 路輸入，前面板配有 SMA 接口 |
| 觸發(fā)輸入阻抗 | 50 /1 kΩ |
| 觸發(fā)輸入幅值范圍 | ± 5 V (50 Ω) ± 10 V (1 kΩ) |
| 觸發(fā)輸入閾值范圍 | ± 5 V (50 Ω) ± 10 V (1 kΩ) |
| 觸發(fā)輸入閾值分辨率 | < 0.4 mV |
| 觸發(fā)輸入閾值遲滯 | > 60 mV |
| 觸發(fā)輸入最小脈沖寬度 | 5 ns |
| 觸發(fā)輸入運(yùn)行頻率 | 300 MHz |
| 采樣時(shí)鐘輸入 | 后面板 SMA |
| 參考時(shí)鐘輸入 | 后面板 SMA |
| 參考時(shí)鐘輸入阻抗 | 50 Ω, AC 耦合 |
| 參考時(shí)鐘輸入頻率 | 10 / 100 MHz |
| 參考時(shí)鐘輸入幅度 | -4 dBm 至 +13 dBm |
振蕩器和時(shí)鐘
| 內(nèi)部時(shí)鐘類型 | TXCO |
| 內(nèi)部時(shí)鐘老化 | ±0.8 ppm/年 |
| 內(nèi)部時(shí)鐘短期穩(wěn)定度 | 0.0001 ppm (1 s) |
| 內(nèi)部時(shí)鐘初始精度 | ±1 ppm |
| 內(nèi)部時(shí)鐘溫度穩(wěn)定度 | ±0...3 ppm (–20°C 至 +70°C) |
| 內(nèi)部時(shí)鐘相位噪聲 | -105 dBc/Hz (偏移 100 Hz) -125 dBc/Hz (偏移 1 kHz) |
額定值
| 波形損傷閾值 | -1.2 V / +1.2 V (直接) -6 V / +6 V (放大) |
| 標(biāo)記損傷閾值 | -0.7 / +4 V |
| 觸發(fā)損傷閾值 | -11 V / +11 V (1 kΩ 輸入阻抗) -6 V / +6 V (50 Ω 輸入阻抗) |
| 參考時(shí)鐘輸入損傷閾值 | -4 V / +4 V (DC) +13.5 dBm (AC, DC 偏置 0 V) |
| 參考時(shí)鐘輸出損傷閾值 | -4 V / +4 V (DC) |
| 采樣時(shí)鐘輸入損傷閾值 | -4 V / +4 V (DC) +13.5 dBm (AC, DC 偏置 0 V) |
| 采樣時(shí)鐘輸出損傷閾值 | -4 V / +4 V (DC) |
| MDS 輸入/輸出損傷閾值 | -0.7 / +4 V |
| DIO 輸入/輸出損傷閾值 | -0.7 / +4 V (默認(rèn)設(shè)置 3.3 V CMOS/TTL) |
連接接口和其他
| 數(shù)字輸入輸出 (DIO) | VHDCI 68 針母頭， 32 位, 配置為輸入或輸出, 3.3 V TTL |
| 主機(jī)連接接口 | LAN/Ethernet, 1 Gbit/s USB 3.0, 5 Gbit/s |
| 主機(jī)內(nèi)存要求 | 4 GB+ |
| 主機(jī)處理器 | 兼容 SSE2 指令。 如: AMD K8 (Athlon 64, Sempron 64, Turion 64, etc.), AMD Phenom, Intel Pentium 4, Xeon, Celeron, Celeron D, Pentium M, Celeron M, Core, Core 2, Core i5, Core i7, Core i3, Atom |
| 操作系統(tǒng) | 詳見 LabOne 兼容性 |
物理特性
| 尺寸 | 43.0 × 23.2 × 10.2 cm 16.9 × 9.2 × 4.0 英寸，適用于 19 英寸機(jī)架 |
| 重量 | 4.6 kg；10.2 磅 |
| 交流電源線 | 100-240 V (±10%)，50/60 Hz |
| 工作溫度 | +5 °C 到 +40 °C |
| 工作環(huán)境 | IEC61010，室內(nèi)工作，安裝類別 II，污染等級 2 |
| 工作海拔 | 2000 米 |
