HDAWG 750MHz 任意波形发生器
一、简介：
瑞士Zurich Instruments的多通道任意波形发生器HDAWG拥有同类产品中最高的通道密度，其设计旨在实现高级的信号发生功能，带宽高达750MHz。HDAWG拥有4或8个直流耦合单端模拟输出通道，输出垂直分辨率为16位。每个模拟输出有两个可切换模式，直接模式（最高带宽和超低噪声）和放大模式 （最高输出幅值为5Vpp）。至多18台HDAWG可以通过我们的可编程量子系统控制器PQSC 实现时间同步。
二、产品特点
主要特点
2.4GSa/s，16位，带宽750MHz
最大输出幅值5Vpp
最多可扩展至144个输出通道
高通道密度
触发输出延迟小于50ns
可实现多频率数字调制
LabOne® AWG定序器和编译器
产品亮点
①高级AWG编程
HDAWG提供分别针对两个主要用例设计的两个定序器编程接口：LabOne Q用于量子计算中的多仪器配置；LabOne AWG定序器用于量子技术和工程中的单仪器配置设置。
②振荡器、调制和相位控制
HDAWG配备的数字振荡器可直接生成正弦载波，独立于AWG编程产生的包络信号。用户可任意调节和扫描载波的频率和相位，而无需编写静态波形。另外，多频调制选件增加了振荡器的数量，并实现了全数字I/Q频率调制和相位调制、频率复用和相位循环。
③可扩展的测控系统
HDAWG的每对通道都有各自的AWG内核，用于创建相位和时序可编程波形，因此单台HDAWG-8仪器可以生成多达4对IQ信号或8个实值信号。
④低延迟触发和时序分支
HDAWG采用低延迟设计，因此在前面板上的其中一个触发输入上检测到外部触发信号后，能够在不到50 ns的时间内在信号输出端生成首个样本。为了生成高度复杂且可实时控制的信号，HDAWG能够在可编程存储器中预先存储多达1024个波形。
HDAWG任意波形发生器可升级的选件
多频选件
脉冲计数器选件
内存扩展选件
实时预补偿选件
输出时滞控制选件
IQ调制器选件
三、产品参数
任意波形发生器 | |
通道数 | 4 (HDAWG4) 或 8 (HDAWG8) |
垂直分辨率 | 16 位 |
每个通道的波形存储器 | 64 MSa； |
500 MSa（使用 HDAWG-ME 选件） | |
定序器最大长度 | 8192 条指令 |
波形粒度 | 16 个样本 |
最小波形长度 | 32 个样本 |
定序器时钟频率 | 采样率除以 8 |
定序器指令（播放） | 播放波形（单通道或多通道） |
播放波形表中的波形（通过 ZSync 从 PQSC 接收到的读取结果或 HDAWG-CNT 脉冲计数器选件的测量结果） | |
定序器指令（其他） | 等待常量、等待触发、设置/获取触发状态、设置/获取 DIO 状态、 |
整型变量运算（加、减、逻辑运算）、 | |
更改振荡器频率/相位（实时）、更改其他仪器设置（非实时） | |
定序器控制结构 | 重复（1 到 223-1 或无穷大），条件分支（多分支） |
波形信号输出 | |
接口类型 | SMA |
输出阻抗 | 50 Ω |
输出耦合 | DC |
输出模式 | 放大输出，直接输出 |
输出幅度范围（50 Ω） | 0.2 Vpp 到 5.0 Vpp（放大） |
0.8 Vpp（直接） | |
输出幅度精度 | ±(1% 幅度设置范围 + 5 mVpp) (放大, 50 Ω) |
输出幅度分辨率 | < 0.1 mV |
偏置电压 | 0.5 × 峰峰值电压, 最大 ±1.25 V (放大, 50 Ω) |
0 V (直接) | |
偏置电压精度 | ±(1% 幅度设置范围 + 5 mV) |
相位噪声 | < -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) | |
波形输出周期抖动 | 3 ps RMS (方波, 150 MHz) |
电压噪声（> 200 kHz） | 35 nV/√Hz (放大, ±2.5 V 范围, 高阻) |
12 nV/√Hz (直接, 高阻) | |
均方根 (RMS) 电压噪声(积分范围： 100 Hz 到 600 MHz) | 320 µVrms (放大, ±2.5 V range, 50 Ω) |
100 µVrms (直接, 50 Ω) | |
时域和频域特性 | |
输出带宽 (-3dB, 校准 sin(x)/x 滚降后) | 0 - 300 MHz (放大, ±2.5 V 范围) |
0 - 750 MHz (直接) | |
采样率 | 100 MSa/s 至 2.4 GSa/s |
采样率除法器 | 20 to 213 |
内部采样时钟分辨率 | 7 位 |
上升时间 (20% 至 80%) | 450 ps (0.2 V , 放大, ±0.4 V 范围) |
800 ps (1 V, 放大, ±2.5 V 范围) | |
1100 ps (5 V, 放大, ±2.5 V 范围) | |
300 ps (0.8 V, 直接) | |
550 ps (1 V, 放大, ±1.5V 范围) | |
过冲 | < 1% |
触发输出延迟 | < 50 ns (限于成对输出信号 1&2, 2&4, 5&6, 7&8 并使用时序指令 playWaveDigTrigger) |
< 180 ns (使用时序指令 waitDigTrigger) | |
通道间偏移 | < 200 ps |
偏移调节范围 | 10 ns |
时偏移节精度 | < 10 ps (使用 HDAWG-SKW 选件) |
< 0.42 ns or 1 个采样时钟周期 (无 HDAWG-SKW 选件) | |
标记和其他输出 | |
标记输出 | 1 个/通道, SMA (前面板), 2 标记比特/波形 |
标记输出阻抗 | 50 Ω |
标记输出上升/下降时间 | 300 ps (20/80%) |
标记输出周期抖动 | 60 ps 峰峰值 (方波, 100 MHz) |
标记输出偏移调节 | 范围：-23 至 30 ns (最高采样率) |
分辨率：~10 ps (最高采样率, 取决于设置) | |
采样时钟输出 | 后面板 SMA |
采样时钟输出幅度 | 0.8 Vpp (2.4 GHz, 50 Ω) |
2.0 Vpp (1.0 GHz, 50 Ω) | |
参考时钟输出 | 后面板 SMA |
参考时钟输出阻抗 | 50 Ω, AC 耦合 |
参考时钟输出幅度 | 1 Vpp (100 MHz, 50 Ω) |
参考时钟输出频率 | 100 MHz (内部参考模式) |
10 / 100 MHz (外部参考模式) | |
参考时钟输出抖动 | 260 fs RMS, 由相位噪声积分导出 (12 kHz 至 200 MHz 频率偏移范围) |
输入 | |
触发输入 | 每个通道 1 路输入，前面板配有 SMA 接口 |
触发输入阻抗 | 50 /1 kΩ |
触发输入幅值范围 | ± 5 V (50 Ω) |
± 10 V (1 kΩ) | |
触发输入阈值范围 | ± 5 V (50 Ω) |
± 10 V (1 kΩ) | |
触发输入阈值分辨率 | < 0.4 mV |
触发输入阈值迟滞 | > 60 mV |
触发输入最小脉冲宽度 | 5 ns |
触发输入最高运行频率 | 300 MHz |
采样时钟输入 | 后面板 SMA |
参考时钟输入 | 后面板 SMA |
参考时钟输入阻抗 | 50 Ω, AC 耦合 |
参考时钟输入频率 | 10 / 100 MHz |
参考时钟输入幅度 | -4 dBm 至 +13 dBm |
振荡器和时钟 | |
内部时钟类型 | TXCO |
内部时钟老化 | ±0.8 ppm/年 |
内部时钟短期稳定度 | 0.0001 ppm (1 s) |
内部时钟初始精度 | ±1 ppm |
内部时钟温度稳定度 | ±0...3 ppm (–20°C 至 +70°C) |
内部时钟相位噪声 | -105 dBc/Hz (偏移 100 Hz) |
-125 dBc/Hz (偏移 1 kHz) | |
最大额定值 | |
波形损伤阈值 | -1.2 V / +1.2 V (直接) |
-6 V / +6 V (放大) | |
标记损伤阈值 | -0.7 / +4 V |
触发损伤阈值 | -11 V / +11 V (1 kΩ 输入阻抗) |
-6 V / +6 V (50 Ω 输入阻抗) | |
参考时钟输入损伤阈值 | -4 V / +4 V (DC) |
+13.5 dBm (AC, DC 偏置 0 V) | |
参考时钟输出损伤阈值 | -4 V / +4 V (DC) |
采样时钟输入损伤阈值 | -4 V / +4 V (DC) |
+13.5 dBm (AC, DC 偏置 0 V) | |
采样时钟输出损伤阈值 | -4 V / +4 V (DC) |
MDS 输入/输出损伤阈值 | -0.7 / +4 V |
DIO 输入/输出损伤阈值 | -0.7 / +4 V (默认设置 3.3 V CMOS/TTL) |
连接接口和其他 | |
数字输入输出 (DIO) | VHDCI 68 针母头， |
32 位, 配置为输入或输出, 3.3 V TTL | |
主机连接接口 | LAN/Ethernet, 1 Gbit/s |
USB 3.0, 5 Gbit/s | |
主机内存要求 | 4 GB+ |
主机处理器 | 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 操作系统 | 详见 LabOne 系统兼容性 |
物理特性 | |
尺寸 | 43.0 × 23.2 × 10.2 cm |
16.9 × 9.2 × 4.0 英寸，适用于 19 英寸机架 | |
重量 | 4.6 kg；10.2 磅 |
交流电源线 | 100-240 V (±10%)，50/60 Hz |
工作温度 | +5 °C 到 +40 °C |
工作环境 | IEC61010，室内工作，安装类别 II，污染等级 2 |
工作海拔 | 最高 2000 米 |
四、应用领域
量子计算应用：
单量子比特门和多量子比特门相干操控量子比特
生成磁通脉冲和栅极电压脉冲时支持预补偿
通过实时、低延迟和全局反馈实现纠错
支持的量子比特类型：
超导量子比特（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）
其他主要应用：
核磁共振谱 （NMR）和电子顺磁共振谱（EPR）
雷达/激光雷达
半导体测试
五、功能图解
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