HDAWG 750MHz 任意波形發生器
一、簡介：
瑞士Zurich Instruments的多通道任意波形發生器HDAWG擁有同類產品中最高的通道密度，其設計旨在實現高級的信號發生功能，帶寬高達750MHz。HDAWG擁有4或8個直流耦合單端模擬輸出通道，輸出垂直分辨率為16位。每個模擬輸出有兩個可切換模式，直接模式（最高帶寬和超低噪聲）和放大模式 （最高輸出幅值為5Vpp）。至多18臺HDAWG可以通過我們的可編程量子系統控制器PQSC 實現時間同步。
二、產品特點
主要特點
2.4GSa/s，16位，帶寬750MHz
最大輸出幅值5Vpp
最多可擴展至144個輸出通道
高通道密度
觸發輸出延遲小于50ns
可實現多頻率數字調制
LabOne® AWG定序器和編譯器
產品亮點
①高級AWG編程
HDAWG提供分別針對兩個主要用例設計的兩個定序器編程接口：LabOne Q用于量子計算中的多儀器配置；LabOne AWG定序器用于量子技術和工程中的單儀器配置設置。
②振蕩器、調制和相位控制
HDAWG配備的數字振蕩器可直接生成正弦載波，獨立于AWG編程產生的包絡信號。用戶可任意調節和掃描載波的頻率和相位，而無需編寫靜態波形。另外，多頻調制選件增加了振蕩器的數量，并實現了全數字I/Q頻率調制和相位調制、頻率復用和相位循環。
③可擴展的測控系統
HDAWG的每對通道都有各自的AWG內核，用于創建相位和時序可編程波形，因此單臺HDAWG-8儀器可以生成多達4對IQ信號或8個實值信號。
④低延遲觸發和時序分支
HDAWG采用低延遲設計，因此在前面板上的其中一個觸發輸入上檢測到外部觸發信號后，能夠在不到50 ns的時間內在信號輸出端生成首個樣本。為了生成高度復雜且可實時控制的信號，HDAWG能夠在可編程存儲器中預先存儲多達1024個波形。
HDAWG任意波形發生器可升級的選件
多頻選件
脈沖計數器選件
內存擴展選件
實時預補償選件
輸出時滯控制選件
IQ調制器選件
三、產品參數
任意波形發生器 | |
通道數 | 4 (HDAWG4) 或 8 (HDAWG8) |
垂直分辨率 | 16 位 |
每個通道的波形存儲器 | 64 MSa； |
500 MSa（使用 HDAWG-ME 選件） | |
定序器最大長度 | 8192 條指令 |
波形粒度 | 16 個樣本 |
最小波形長度 | 32 個樣本 |
定序器時鐘頻率 | 采樣率除以 8 |
定序器指令（播放） | 播放波形（單通道或多通道） |
播放波形表中的波形（通過 ZSync 從 PQSC 接收到的讀取結果或 HDAWG-CNT 脈沖計數器選件的測量結果） | |
定序器指令（其他） | 等待常量、等待觸發、設置/獲取觸發狀態、設置/獲取 DIO 狀態、 |
整型變量運算（加、減、邏輯運算）、 | |
更改振蕩器頻率/相位（實時）、更改其他儀器設置（非實時） | |
定序器控制結構 | 重復（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, 最大 ±1.25 V (放大, 50 Ω) |
0 V (直接) | |
偏置電壓精度 | ±(1% 幅度設置范圍 + 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 | 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) | |
時域和頻域特性 | |
輸出帶寬 (-3dB, 校準 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 |
內部采樣時鐘分辨率 | 7 位 |
上升時間 (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 并使用時序指令 playWaveDigTrigger) |
< 180 ns (使用時序指令 waitDigTrigger) | |
通道間偏移 | < 200 ps |
偏移調節范圍 | 10 ns |
時偏移節精度 | < 10 ps (使用 HDAWG-SKW 選件) |
< 0.42 ns or 1 個采樣時鐘周期 (無 HDAWG-SKW 選件) | |
標記和其他輸出 | |
標記輸出 | 1 個/通道, SMA (前面板), 2 標記比特/波形 |
標記輸出阻抗 | 50 Ω |
標記輸出上升/下降時間 | 300 ps (20/80%) |
標記輸出周期抖動 | 60 ps 峰峰值 (方波, 100 MHz) |
標記輸出偏移調節 | 范圍：-23 至 30 ns (最高采樣率) |
分辨率：~10 ps (最高采樣率, 取決于設置) | |
采樣時鐘輸出 | 后面板 SMA |
采樣時鐘輸出幅度 | 0.8 Vpp (2.4 GHz, 50 Ω) |
2.0 Vpp (1.0 GHz, 50 Ω) | |
參考時鐘輸出 | 后面板 SMA |
參考時鐘輸出阻抗 | 50 Ω, AC 耦合 |
參考時鐘輸出幅度 | 1 Vpp (100 MHz, 50 Ω) |
參考時鐘輸出頻率 | 100 MHz (內部參考模式) |
10 / 100 MHz (外部參考模式) | |
參考時鐘輸出抖動 | 260 fs RMS, 由相位噪聲積分導出 (12 kHz 至 200 MHz 頻率偏移范圍) |
輸入 | |
觸發輸入 | 每個通道 1 路輸入，前面板配有 SMA 接口 |
觸發輸入阻抗 | 50 /1 kΩ |
觸發輸入幅值范圍 | ± 5 V (50 Ω) |
± 10 V (1 kΩ) | |
觸發輸入閾值范圍 | ± 5 V (50 Ω) |
± 10 V (1 kΩ) | |
觸發輸入閾值分辨率 | < 0.4 mV |
觸發輸入閾值遲滯 | > 60 mV |
觸發輸入最小脈沖寬度 | 5 ns |
觸發輸入最高運行頻率 | 300 MHz |
采樣時鐘輸入 | 后面板 SMA |
參考時鐘輸入 | 后面板 SMA |
參考時鐘輸入阻抗 | 50 Ω, AC 耦合 |
參考時鐘輸入頻率 | 10 / 100 MHz |
參考時鐘輸入幅度 | -4 dBm 至 +13 dBm |
振蕩器和時鐘 | |
內部時鐘類型 | TXCO |
內部時鐘老化 | ±0.8 ppm/年 |
內部時鐘短期穩定度 | 0.0001 ppm (1 s) |
內部時鐘初始精度 | ±1 ppm |
內部時鐘溫度穩定度 | ±0...3 ppm (–20°C 至 +70°C) |
內部時鐘相位噪聲 | -105 dBc/Hz (偏移 100 Hz) |
-125 dBc/Hz (偏移 1 kHz) | |
最大額定值 | |
波形損傷閾值 | -1.2 V / +1.2 V (直接) |
-6 V / +6 V (放大) | |
標記損傷閾值 | -0.7 / +4 V |
觸發損傷閾值 | -11 V / +11 V (1 kΩ 輸入阻抗) |
-6 V / +6 V (50 Ω 輸入阻抗) | |
參考時鐘輸入損傷閾值 | -4 V / +4 V (DC) |
+13.5 dBm (AC, DC 偏置 0 V) | |
參考時鐘輸出損傷閾值 | -4 V / +4 V (DC) |
采樣時鐘輸入損傷閾值 | -4 V / +4 V (DC) |
+13.5 dBm (AC, DC 偏置 0 V) | |
采樣時鐘輸出損傷閾值 | -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 (默認設置 3.3 V CMOS/TTL) |
連接接口和其他 | |
數字輸入輸出 (DIO) | VHDCI 68 針母頭， |
32 位, 配置為輸入或輸出, 3.3 V TTL | |
主機連接接口 | LAN/Ethernet, 1 Gbit/s |
USB 3.0, 5 Gbit/s | |
主機內存要求 | 4 GB+ |
主機處理器 | 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 | |
PC 操作系統 | 詳見 LabOne 系統兼容性 |
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 |
工作環境 | IEC61010，室內工作，安裝類別 II，污染等級 2 |
工作海拔 | 最高 2000 米 |
四、應用領域
量子計算應用：
單量子比特門和多量子比特門相干操控量子比特
生成磁通脈沖和柵極電壓脈沖時支持預補償
通過實時、低延遲和全局反饋實現糾錯
支持的量子比特類型：
超導量子比特（transmon和fluxonium等）
自旋量子比特
色心（氮空位（NV）色心和硅空位（SiV）色心等）
其他主要應用：
核磁共振譜 （NMR）和電子順磁共振譜（EPR）
雷達/激光雷達
半導體測試
五、功能圖解
