UHFLI (Ultra High Frequency Lock-In) - это сверхвысокочастотный двухканальный синхронный усилитель производства Zurich Instruments, который задает новые стандарты среди синхронных усилителей по частоте, полосе демодуляции, интегрированным возможностям и ПО.
ПО LabOne в комплекте поставки: Oscilloscope, Parametric Sweeper, Imaging Module, Spectrum Analyzer (FFT);
API для LabVIEW, .NET, MATLAB, C, Python.
Доступные опции
UHF-BOX Схема усреднения с низкочастотным фильтром (Boxcar Averager);
UHF-AWG Генератор сигналов произвольной формы;
UHF-DIG Диджитайзер (Digitizer), или система оцифровки;
UHF-MF Многочастотная опция;
UHF-PID Счетверенный PID/PLL контроллер;
UHF-MOD AM/FM модуляция;
UHF-CNT Счетчик импульсов.
Все данные опции являются программными, и могут быть приобретены позднее без отправки оборудования на завод. Единственная опция, требующая приобретения дополнительного модуля – UHF-RUB (рубидиевые атомные часы): она используется в экспериментах, требующих сверхточной установки опорной частоты.
Описание
Вводы и выводы сигнала
Два 12-битных ввода сигналов обеспечивают уровень входных шумов не выше 4нВ/√Гц. Скорость семплирования составляет 1.8 GSa/s и обеспечивает эффективное сглаживание и отличное соотношение «сигнал/шум». Линейная комбинация нескольких синусоид может генерироваться с 14-битным разрешением в различных диапазонах вплоть до ±1.5 В. Опция UHF-MF (многочастотная опция) позволяет увеличить количество осцилляторов с 2 до 8. Опция UHF-AWG (генератор сигналов произвольной формы) позволяет создавать импульсы произвольной формы. Демодуляторы и фильтры
Параметры каждого из 8 двухфазных модуляторов могут быть установлены независимо. Цифровые фильтры имеют более высокий динамический резерв, нулевой дрифт, точный фазовый сдвиг и высокую ортогональность по сравнению с аналоговыми. Все демодулированные сигналы могут быть выведены через 4 вспомогательных разъема с полосой шириной до 5 МГц и разрешением 16 бит. ПО LabOne
Синхронные усилители UHFLI управляются с помощью ПО LabOne. Наличие интегрированного веб-сервера делает возможным использование графического интерфейса, доступного через любой браузер, и устраняет необходимость установки дополнительного ПО. Благодаря LabOne управление прибором очень удобно – любую функцию можно вызвать не более чем с двух кликов мышкой. Компьютер является центром сбора, анализа и хранения данных, а также позволяет легко и быстро автоматизировать измерения. Основные функции – Integrated Oscilloscope, Spectrum Analyzer, Imaging Module, Plotter, Parameter Sweeper. Выбор API
Для комфортного внедрения в управляющую среду, применяемую конечным пользователем, имеются интерфейсы LabView, MATLAB, .NET, C и Python.
Основные функции ПО LabOne
Синхронный усилитель
Каждый демодулятор представлен в виде блок-схемы, для облегчения корректного понимания принципов работы синхронного усилителя. Функция «Обзор» (overview) даёт возможность контроля над всеми демодуляторами с единой панели. Синхронный усилитель
Осциллоскоп с использованием быстрого преобразования Фурье (БПФ, FFT)
Позволяет выполнить анализ временной и частотной зависимостей сигналов на входах, а также триггерных сигналов. Ключевые особенности:
Полное A/D разрешение на входе: 12 бит, 1.8 GSa/s;
Два независимых канала, 128 MSa сегментированной памяти о форме сигналов с опцией UHF-DIG;
Режимы отображения: положение (location), участок (area), слежение (tracking), волна (wave), пик (peak), гистограмма (histogram).
Осциллоскоп с использованием быстрого преобразования Фурье (БПФ, FFT)
Параметрический свипер
Даёт возможность выполнения автоматических измерений путем смещения параметров прибора в определенных диапазонах с возможностью настройки числа шагов и их величины (линейной или логарифмической). Важнее всего то, что без проблем автоматизируется запись частотной зависимости в виде изменений смещающего напряжения или амплитуды тестового сигнала. Имеется несколько особых программных режимов (заключающихся в подборе оптимальных параметров для конкретных измерений), позволяющих получать точные и воспроизводимые результаты с минимальными затратами времени.
Параметры, которые могут смещаться по заданному алгоритму: частота, фазовый сдвиг, амплитуда выходного сигнала, сдвиг токов и другие;
Анализатор частотного отклика (график Боде);
Предустановленные программные режимы (FRA, Noise, 3-Omega и другие);
Нормализация, автоматическая подстройка частот, усреднение и стандартизация отклонений.
Параметрический свипер
Анализатор спектра с использованием быстрого преобразования Фурье (БПФ, FFT)
Анализатор использует сигнал с вывода частоты или демодулятора как входной параметр и применяет быстрое преобразование Фурьер. Ключевые параметры:
Четыре разнообразных функциональных окна БПФ;
Спектры амплитуды, спектральной плотности и мощности;
Режимы БПФ: FFT(X+iY), FFT(R), FFT(ϴ), FFT(f) и FFT((dϴ/dt)/2π);
Система визуализации
Преобразует измеренные сигналы в изображение, для упрощения понимания процессов.
Точное определение «линии», основанное на линейном триггере и заданном промежутке времени;
Ресемплинг заданного числа точек с использованием интерполяции или усреднения;
Возможность хранения полученных изображений в различных форматах.
Система визуализации
Плоттер и программный триггер
Плоттер и программный триггер отображают разнообразную анализируемую информацию, а также параметры модели в заданном временном промежутке. Различие в том, что плоттер показывает информацию непрерывно, а программный триггер захватывает и отображает отдельные диапазоны, выбираемые на основании заданных условий.
Отображение информации в полярной либо декартовой системе координат;
Поддержка многодорожечного (multi-trace) режима с возможностью осевого группирования для удобного масштабирования.
Плоттер и программный триггер
Опционально доступные улучшения для UHFLI
UHFLI-MF: многочастотная опция
Восемь осцилляторов вместо двух;
Свободный выбор частоты;
Выходной сумматор для 8 частот на выходе.
Опция UHF-MF (многочастотная опция) позволяет использовать дополнительно 6 внутренних осцилляторов и свободно настраивать частоту на каждом из 8 демодуляторов. Это расширяет возможности синхронного усилителя в области конфигурирования и генерации сигналов. UHF-DIG: Диджитайзер (Digitizer), или система оцифровки
Объем памяти для каждого канала - 128 MSa;
Быстрая непрерывная запись данных;
Сегментированная память;
Осциллограф двойной развёртки с использованием быстрого преобразования Фурье.
Комбинация синхронного усилителя, AWG и диджитайзера в одном инструменте позволяет выполнять широкий спектр измерений благодаря возможности непрерывной записи данных, применению междоменных триггеров и сегментированной памяти для каждого из двух каналов осциллографа. UHF-PID: счетверенный контроллер PID/PLL
Четыре независимых PID контроллера;
Ширина фильтра низких частот до 300 кГц;
ПО LabOne PID Advisor и автоматическая регулировка;
Фазовая развертка ±64 π.
Четыре PID-контроллера встраиваются в синхронный усилитель и получают всю поступающую информацию, а также предоставляют обратную связь в виде амплитуды сигналов, фазовых сдвигов, или через вспомогательные разъемы. LabOne PID Advisor и функция автоматической настройки обеспечивают быстрое и точное достижение рабочих параметров. UHF-MOD: AM/FM модуляция
AM и FM модуляция/демодуляция;
Работа с одним боковым лепестком;
Носители на повышенных гармониках, а также боковые лепестки высоких порядков.
Два модулятора генерируют несущую частоту и по два боковых лепестка. Параметры фильтров для каждой частотной компоненты могут быть настроены независимо. UHF-BOX: Схема усреднения с низкочастотным фильтром (Boxcar Averager)
Два блока узкополосных фильтров (Boxcar)
Подавление базовой линии
Два периодических анализатора форм сигнала (PWA)
Нулевое время холостого режима
UHF-BOX – первый полностью цифровой усреднитель с низкочастотным фильтром, позволяющий проводить качественный анализ несинусоидальных сигналов с низким коэффициентом заполнения. Он работает как высокоскоростной диджитайзер, синхронизированный с осциллятором, что полностью устраняет потерю непериодических компонент сигнала. Благодаря периодическим анализаторам формы сигнала (PWA) возможна визуализация усредненного за один или несколько периодов сигнала, а также установка границы подавления базовой линии и параметров узкополосного фильтра. UHF-CNT: счетчик импульсов
Четыре счетных модуля
Максимальная частота счета – 225 МГц
Настраиваемый уровень отсечки
Отсекание фонового шума.
Опция UHF-CNT (счетчик импульсов) позволяет анализировать до 4 независимых последовательностей импульсов одновременно, в том числе выполнять такие базовые измерения, как детектирование фотонов с использованием фотоумножителей. Система имеет 5 предустановленных режимов работы, а также возможность настройки уровня отсечки для каждого канала. Благодаря использованию междоменных триггеров, возможно определение разветвленных условий для модуля UHF-AWG (генератор сигналов произвольной формы) на основании посчитанных значений, в том числе сверхбыстрые цепи упреждения для квантовой коррекции ошибок. UHF-RUB: рубидиевые атомные часы
Высокая точность по частоте благодаря атомному референсу
Беспрецедентная температурная стабильность
Минимальный фазовый шум
Долгосрочная повторяемость результатов
Стабильность часов на всем сроке службы прибора
Совместимы со всеми опциями UHFLI, но требуется отправки прибора на завод-изготовитель
Все UHFLI имеют высококачественный кристальный осциллятор с контролируемой температурой (OCXO), обеспечивающий высокий уровень точности. Однако в ряде приложений требуется еще более высокая температурная стабильность, минимальные фазовые шумы и высокая производительность на всем сроке службы прибора. Для этого требуется приобрести опцию UHF-RUB (рубидиевые атомные часы). Большая часть параметров, связанных с точностью, при этом улучшается еще на порядок. Так, начальная точность при 25 ºС у стандартного OCXO ±0.5 ppm, у UHF-RUB – ±0.0005 ppm, а стабильность – ± 0.4 и ± 0.0005 ppm/год соответственно.
При наличии этой опции часы UHF-RUB доступны через вывод времени на передней панели UHFLI. UHF-AWG: генератор сигналов произвольной формы
Два генератора сигналов произвольной формы с частотами до 600 МГц
Ширина полосы частот 600 МГц, 1.8 GSa/s
14-битное вертикальное разрешение
Амплитудная модуляция
Опция UHF-AWG дает возможность использования синхронного усилителя UHFLI, самого быстрого и продвинутого в мире, в качестве ультрасовременного генератора сигналов произвольной формы (AWG). В результате очень функциональный прибор, совмещающий в себе возможность генерации сигналов сложной формы и удобных инструментов анализа на базе ПО LabOne – интуитивно понятном и кроссплатформенном. На рисунке ниже показан двухканальный сигнал, сгенерированный с помощью AWG и детектированный с помощью диджитайзера (UHF-DIG) с использованием междоменных триггеров. UHF-AWG: генератор сигналов произвольной формы
Обозначения
Так обозначены опциональные модули, требующие приобретения одной или нескольких дополнительных опций
Спецификация
Общие параметры
Размеры
45 × 35 × 10 см (для установки в 19-дюймовую стойку)
По вопросам, связанным с приобретением криостатов, проработкой проектов, пробным тестированиям образцов, получением дополнительной информации обращайтесь к менеджерам компании Криотрейд инжиниринг.