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UHFLI超高頻雙通道鎖相放大器

UHFLI超高頻雙通道鎖相放大器

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UHFLI超高頻雙通道鎖相放大器


 

 

簡介


瑞士蘇黎世儀器 (Zurich Instruments) 的 UHFLI 是一款數字鎖相放大器,可测量的頻率範圍从直流DC到 600 MHz 。除了提供所有商用鎖相放大器中最高的操作频率之外,UHFLI 还提供 30 ns 的最短解调时间常数,解调带宽超过 5 MHz。精密的模拟前端可提供 4 nV/√Hz 的优异噪声性能,在众多应用中有助于保持高的信噪比,同时缩短测量时间。UHFLI 与最具创新精神的仪器操作软件 LabOne 相結合,是所有瑞士蘇黎世儀器 (Zurich Instruments) 产品中的旗舰产品,并代表了当今科学仪器的一流水准。

 

UHFLI 主要特点


 

600 MHz 頻率範圍

 

 

 

2 个独立锁相单元

 

 

2 个高性能信號發生器

每個鎖相單元配置 4 个独立谐波模块

12位高分辨率65k采樣點示波器

頻率響應分析儀 (FRA)

FFT 頻譜分析儀

LabOne软件包 (Windows 和 Linux)

 

 UHFLI 规格參數 


 

鎖相操作模式

內部參考模式

單相和雙相鎖相

外部參考模式

單相和雙相鎖相

自動參考模式

單相和雙相鎖相

三諧波頻率模式

單基波頻率和 3 個諧波頻率(同時)

多諧波頻率模式

單基波頻率和 7 個諧波頻率(同時),需要 UHF-MF 选件

任意頻率模式

8 個頻率,需要  UHF-MF 选件

UHF 信號輸入

頻率範圍

直流DC - 600 MHz

輸入阻抗

50 Ω 或 1 MΩ || 18 pF

輸入電壓噪聲

4 nV/√Hz 大于 100 kHz

動態儲備

100 dB

輸入範圍 (AC+DC)

±3.5 V

輸入全範圍靈敏度

1 nV 至 1.5 V

A/D 轉換

12 位,1.8 GSa/s

UHF 信號輸出

頻率範圍

直流DC - 600 MHz

輸出範圍

±150 mV, ±1.5 V(高阻抗負載)
-12.5 dBm, 7.5 dBm(50 Ω 负载)

D/A 轉換

14 位,1.8 GSa/s

參考及納秒觸發

頻率範圍

10 Hz - 600 MHz(外部參考)

連接器

2 雙向,2 輸出,2 輸入

參考頻率分辨率

6 Hz

參考相位角分辨率

1.0 °

解調器

頻率範圍

1 mHz - 600 MHz

解調器数目

8 雙相

LAN 輸出采樣率

2 MSa/s(所有解調器总计),64 位滿範圍

USB 輸出采樣率

100 kSa/s(所有解調器总计),64 位滿範圍

輔助輸出采樣率

28 MSa/s(每個輔助輸出),16 位

濾波器時間常數

30 ns - 76 s

濾波器帶寬

80 Hz - 5 MHz

濾波器斜率

6、12、18、24、30、36、42、48 dB/Oct

 

示波器

顯示通道

信號輸入,觸發輸入,辅助輸入,解調器振荡器幅值,解調器X/Y/R/Θ,PID,Boxcar平均器,其他信號(有選件的話)

顯示模式

時域,頻域 (FFT)

顯示通道数

1,2 需要 UHF-DIG 选件

觸發通道

輸入信號,輸出信號,振蕩器相位,數字I/O

觸發模式

升降沿

采樣率

28 kSa/s 到 1.8GSa/s

垂直分辨率

12位

最大記錄長度

64 kSa; 128 MSa, 需要  UHF-DIG 选件

帶寬限制模式,提高垂直分辨率

样本抽取, 平均

光標計算

位置,區間,波形,峰值,追蹤,直方圖

頻譜分析儀

中心頻率範圍

直流DC到600 MHz

頻譜模式

FFT(X+iY), FFT(R), FFT(Θ), FFT(f) and FFT((dΘ/dt)/2π)

統計選項

幅值,光譜密度,功率

平均模式

無,指數移動平均值

每個頻譜的最大采樣長度

8.4 MSa

最大跨度

800 kHz

窗函數

Rectangular, Hann, Hamming, Blackman Harris

光標計算

位置,區間,波形,峰值,追蹤,直方圖

參數掃描仪

掃描參數

振荡器频率,解調器相移,辅助偏移,信號輸出幅值、偏移,PID設置點,Boxcar延迟和时间,其他參數(有选件的话)

參數掃描范围

全程,線性和對數

參數掃描分辨率

任意,起止點和掃描點數

显示參數

解調器输出(X,Y,R,Θ,f),辅助輸入

顯示選項

單幅圖,雙幅圖(例如波特圖),多迹線

統計選項

幅值,光譜密度,功率

預設測量模式

參數掃描,噪声幅值测量,频率响应分析,3-Omega 掃描

輔助信號

高速輸出

4 通道,±10 V,R,Theta,X,Y 或用戶定義

D/A 轉換器

16 位,28 MSa/s

D/A 模擬帶寬

7 MHz

高速輸入

2 通道,±10 V

A/D 轉換器

16 位,400 kSa/s

A/D 模擬帶寬

100 kHz

 

通訊及其他

主機連接

LAN / 以太網,1 Gbit/s
USB 2.0 高速,480 Mbit/s

前置放大器控制總線

2 ZCtrl(RJ45 連接器)专有外围接口

數字 I/O

32 位,50 MHz,一般用途

時鍾

10 MHz,輸入和輸出,超高稳定性恒温晶体振荡器 (OCXO)
0.5 ppm 誤差(使用 UHF-RUB 选件后为 0.00005 ppm)

常規

尺寸

45 x 35 x 10 cm
17.7 x 13.6 x 3.9 英寸,適于 19 英寸機架

重量

6.4 kg

電源

100-240 V (&plusm;10%), 50/60 Hz

操作溫度

+5 °C 至 +40 °C

操作環境

IEC61010, 室內, 安裝等級 II, 汙染等級 2

海拔

2000米

信号連接器

前板爲 BNC,後板爲 SMA

電腦操作系統

Windows 7、Windows 8、Windows 10、Linux

 

 

UHFLI 功能圖解


 

 

 2 个信號輸入和 2 个信號輸出在一台仪器上提供了 2 个鎖相放大器。每个鎖相放大器装置均有 4 个雙相位解調器,可同时提供 X、Y、R 和 Θ

 

 

 

 

 

高精度信號輸入

UHFLI 的 2 个信号以单端模式輸入,拥有了卓越的噪声控制水平。可选高阻抗和 50 Ω 阻抗匹配,这样既适用于低频应用,也适用于高频应用。UHFLI具有2个輸入和2个双向端口,用于外部參考模式和精密外部事件觸發。同时支持两个内部和两个自動參考模式。

信號發生器

UHFLI产生 2 个低失真的正弦曲线輸出,适用于驱动测试器件或大多数调制装置。通过 UHF-MF 多频选件可提供6 个额外振荡器,能够生成 8 个正弦曲线的线性组合。前面板其他端口提供解调幅值、相位或者正交信号、方波参考信号,或者外部觸發信号。

解調器和滤波器

UHFLI有8个雙相解調器可用于每通道輸入信号的4 个谐波频率同时进行测量。每个解調器都可以单独设置滤波器,解调后的幅值和相位数据可以实时的流盘到计算机中。

觸發

参考信号和觸發模式性能优异:600 MHz带宽的参考信号的輸入和輸出,觸發輸入和输出响应时间低至 100 ns。UHFLI 是首款集硬件和软件觸發功能于一身的鎖相放大器。硬件觸發确保了对实际状况的快速响应,而软件觸發器则提供了定义复杂觸發标准的基本框架。觸發用来在确定的时间点输出解调采样,或用来实现UHFLI 在几个功能域之间的同步。

運算單元

運算單元可以对大量的测量数据进行快速计算。该運算單元能够对辅助输出的数据进行加-減-乘-除運算。可應用于平衡檢測、參考標准化,或者雙頻諧振跟蹤。

 

 UHFLI 应用领域


 

工程研發:振蕩器測試、FFT 頻譜分析儀、頻率響應分析儀 (FRA)、矢量网络分析仪 (VNA)

 

 

 

工業生産:芯片測試、故障分析、RFID 传输解調器、激光电压探测器 (LVP)、无损测试 (NDT)

 

 

激光光譜學、共聚焦顯微鏡:超高速掃描、太赫茲光譜

醫療科技:流式細胞儀、阻抗譜

量子與納米物理學:MRFM 磁共振力显微镜、单晶管、量子计算、噪声测量、石墨烯

掃描探針顯微鏡:高速原子力顯微鏡、近場掃描光學顯微鏡 (SNOM)

傳感器與執行器:MEMS 微机械结构、NEMS 纳米电磁系统(例如陀螺仪、加速计等)

 

UHFLI 可选选件


 

UHF-DIG 數字轉換器

 

 

 

将鎖相放大器与數字轉換器相结合,提供更多的新的测量选择,可以通过流盘技术、精确的时域频域觸發和分段内存技术(2通道示波器每个通道有128 MSa 的内存)。

. 

 

 

 

UHF-MF 多频

UHF-MF 多频选件为仪器又增加了 6 个内部振荡器,允许每个解調器(8 个)任意选择频率,这将为测量和信號發生器提供更多的额外配置,极大地扩展了 UHF 仪器的能力。

 

UHF-MOD AM/FM 调制

AM/FM 调制选项允许生成3 个振荡器频率的相位相干的线性组合。在多种不同调制方案中,包括调幅 (AM) 和调频 (FM),可以方便地设置(高阶)旁带的直接测量。与传统的双解调方案(如串联解调)不同,用户不需要多台仪器,亦不会受到最大可用解调带宽的调制频率限制。

 

UHF-PID 四通道 PID/PLL 控制器

UHF-PID 选件包含 4 通道可配置的 PID(比例-积分-微分)控制器。基于大量的测量数据,这些控制器可以为许多仪器參數和输出值提供快速反馈。可编程的 PID 与鎖相放大器无缝集成,可应用到众多领域,如用于两个激光器相位同步的 PLL(锁相环)设置、载波包络偏移稳定和快速原子力显微镜模式。PID 智能设定可帮助快速找到合适的參數、显示阶跃响应和传递函数,支持复杂设置。通过自动调谐功能,回路滤波器会自动调整以找到含有最小残余 PID 错误的点。

 

UHF-BOX Boxcar 平均器

UHF-BOX Boxcar 平均器是历史上首款全數字化的平均器,它开启了使用低占空比分析非正弦信号的全新视角和创新方式。该平均器通过与一个振荡器同步的高速數字轉換器来运行,在剔除所有非周期信号分量的同时,可无死角捕获每一个采样点。 LabOne 工具組包括一個 周期波形分析仪(PWA) ,可形象显示出单周期或多周期内的平均信号,并允许针对信号和本底抑制方便地设置求平均值的窗口。UHF-BOX Boxcar 平均器是 UHFLI 鎖相放大器 的选件,它含有 2 个独立的 Boxcar,每个 Boxcar 配备一PWA。

 

UHF-RUB 铷原子钟

UHF-RUB 升级选件向 UHFLI 仪器提供了原子频率标准。在高频准确度和甚至在极端条件下(如温度限定型的实验室)的长期稳定操作,就可以用到铷原子钟。而且,由于時鍾基本不会老化,校准需求大大降低了。UHF-RUB 是硬件选件,须出厂时安装。

 

UHF-AWG 任意波形发生器

UHF-AWG 选件为世界上最快、最先进的鎖相放大器 UHFLI 提供了最先进的任意波形发生器 (AWG) 功能。 通过直观且不受平台限制的仪器控制软件 LabOne,可以方便地使複雜的信號生成和分析工具高效的結合起來。創新的 AWG 编程理念提供了两通道14 位分辨率600 MHz频率的任意信號輸出功能。 可用于多个高速解調器、脉冲计数器和时域分析數字轉換器。 基于内部测量结果的序列分配能够以前所未有的速度实现前馈协议,使其适用于量子纠错。

 

UHF-CNT脈沖計數器
 
 
UHF-CNT脈沖計數器可以分析最多4个并行脉冲序列,支持基于事件的测量,例如使用光电倍增管探测光子。有五种不同的操作模式,每个通道提供一个可调的鉴别器。最大计数率为225兆赫。从脉冲计数器测量结果可以方便地分析LabOne工具集,这档节目的特点就是时域和直方图显示。

 

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瑞士蘇黎世儀器 (Zurich Instruments) 的 UHFLI 是一款數字鎖相放大器,可测量的頻率範圍从直流DC到 600 MHz 。除了提供所有商用鎖相放大器中最高的操作频率之外,UHFLI 还提供 30 ns 的最短解调时间常数,解调带宽超过 5 MHz。精密的模拟前端可提供 4 nV/√Hz 的优异噪声性能,在众多应用中有助于保持高的信噪比,同时缩短测量时间。UHFLI 与最具创新精神的仪器操作软件 LabOne 相結合,是所有瑞士蘇黎世儀器 (Zurich Instruments) 产品中的旗舰产品,并代表了当今科学仪器的一流水准。

UHFLI 主要特点

600 MHz 頻率範圍

2 个独立锁相单元

2 个高性能信號發生器

每個鎖相單元配置 4 个独立谐波模块

12位高分辨率65k采樣點示波器

頻率響應分析儀 (FRA)

FFT 頻譜分析儀

LabOne 软件包 (Windows 和 Linux)

 

鎖相操作模式

內部參考模式

單相和雙相鎖相

外部參考模式

單相和雙相鎖相

自動參考模式

單相和雙相鎖相

三諧波頻率模式

單基波頻率和 3 個諧波頻率(同時)

多諧波頻率模式

單基波頻率和 7 個諧波頻率(同時),需要 UHF-MF 选件

任意頻率模式

8 個頻率,需要  UHF-MF 选件

UHF 信號輸入

頻率範圍

直流DC - 600 MHz

輸入阻抗

50 Ω 或 1 MΩ || 18 pF

輸入電壓噪聲

4 nV/Hz 大于 100 kHz

動態儲備

100 dB

輸入範圍 (AC+DC)

±3.5 V

輸入全範圍靈敏度

1 nV 1.5 V

A/D 轉換

12 位,1.8 GSa/s

UHF 信號輸出

頻率範圍

直流DC - 600 MHz

輸出範圍

±150 mV, ±1.5 V(高阻抗負載)
-12.5 dBm, 7.5 dBm50 Ω 负载)

D/A 轉換

14 位,1.8 GSa/s

參考及納秒觸發

頻率範圍

10 Hz - 600 MHz(外部參考)

連接器

2 雙向,2 輸出,2 輸入

參考頻率分辨率

6 Hz

參考相位角分辨率

1.0 °

解調器

頻率範圍

1 mHz - 600 MHz

解調器数目

8 雙相

LAN 输出采樣率

2 MSa/s(所有解調器总计),64 位滿範圍

USB 输出采樣率

100 kSa/s(所有解調器总计),64 位滿範圍

輔助輸出采樣率

28 MSa/s(每個輔助輸出),16

濾波器時間常數

30 ns - 76 s

濾波器帶寬

80 Hz - 5 MHz

濾波器斜率

612182430364248 dB/Oct

 

示波器

顯示通道

信號輸入,觸發輸入,辅助輸入,解調器振荡器幅值,解調器X/Y/R/Θ,PID,Boxcar平均器,其他信號(有選件的話)

顯示模式

時域,頻域 (FFT)

顯示通道数

12 需要  UHF-DIG 选件

觸發通道

輸入信号,输出信号,振荡器相位,數字I/O

觸發模式

升降沿

采樣率

28 kSa/s 1.8GSa/s

垂直分辨率

12

最大記錄長度

64 kSa; 128 MSa, 需要 UHF-DIG 选件

帶寬限制模式,提高垂直分辨率

样本抽取, 平均

光標計算

位置,區間,波形,峰值,追蹤,直方圖

頻譜分析儀

中心頻率範圍

直流DC600 MHz

頻譜模式

FFT(X+iY), FFT(R), FFT(Θ), FFT(f) and FFT((dΘ/dt)/2π)

統計選項

幅值,光譜密度,功率

平均模式

無,指數移動平均值

每個頻譜的最大采樣長度

8.4 MSa

最大跨度

800 kHz

窗函數

Rectangular, Hann, Hamming, Blackman Harris

光標計算

位置,區間,波形,峰值,追蹤,直方圖

參數掃描仪

掃描參數

振荡器频率,解調器相移,辅助偏移,信號輸出幅值、偏移,PID設置點,Boxcar延迟和时间,其他參數(有选件的话)

參數掃描范围

全程,線性和對數

參數掃描分辨率

任意,起止點和掃描點數

显示參數

解調器输出(XYR,Θ,f),辅助輸入

顯示選項

單幅圖,雙幅圖(例如波特圖),多迹線

統計選項

幅值,光譜密度,功率

預設測量模式

參數掃描,噪声幅值测量,频率响应分析,3-Omega 掃描

輔助信號

高速輸出

4 通道,±10 VRThetaXY 或用戶定義

D/A 轉換器

16 位,28 MSa/s

D/A 模擬帶寬

7 MHz

高速輸入

2 通道,±10 V

A/D 轉換器

16 位,400 kSa/s

A/D 模擬帶寬

100 kHz

 

通訊及其他

主機連接

LAN / 以太網,1 Gbit/s
USB 2.0 高速,480 Mbit/s

前置放大器控制總線

2 ZCtrlRJ45 連接器)专有外围接口

數字 I/O

32 位,50 MHz,一般用途

時鍾

10 MHz,輸入和輸出,超高稳定性恒温晶体振荡器 (OCXO)
0.5 ppm 誤差(使用 UHF-RUB 选件后为0.00005 ppm

常規

尺寸

45 x 35 x 10 cm
17.7 x 13.6 x 3.9 英寸,適于 19 英寸機架

重量

6.4 kg

電源

100-240 V (&plusm;10%), 50/60 Hz

操作溫度

+5 °C +40 °C

操作環境

IEC61010, 室內, 安裝等級 II, 汙染等級 2

海拔

2000

信号連接器

前板爲 BNC,後板爲 SMA

電腦操作系統

Windows 7Windows 8Windows 10Linux

 

     2 个信號輸入和 2 个信號輸出在一台仪器上提供了 2 个鎖相放大器。每个鎖相放大器装置均有 4 个雙相位解調器,可同时提供 X、Y、R 和 Θ。

高精度信號輸入

UHFLI 的 2 个信号以单端模式輸入,拥有了卓越的噪声控制水平。可选高阻抗和 50 Ω 阻抗匹配,这样既适用于低频应用,也适用于高频应用。UHFLI具有2个輸入和2个双向端口,用于外部參考模式和精密外部事件觸發。同时支持两个内部和两个自動參考模式。

信號發生器

UHFLI产生 2 个低失真的正弦曲线輸出,适用于驱动测试器件或大多数调制装置。通过 UHF-MF 多频选件可提供6 个额外振荡器,能够生成 8 个正弦曲线的线性组合。前面板其他端口提供解调幅值、相位或者正交信号、方波参考信号,或者外部觸發信号。

解調器和滤波器

UHFLI有8个雙相解調器可用于每通道輸入信号的4 个谐波频率同时进行测量。每个解調器都可以单独设置滤波器,解调后的幅值和相位数据可以实时的流盘到计算机中。

觸發

参考信号和觸發模式性能优异:600 MHz带宽的参考信号的輸入和輸出,觸發輸入和输出响应时间低至 100 ns。UHFLI 是首款集硬件和软件觸發功能于一身的鎖相放大器。硬件觸發确保了对实际状况的快速响应,而软件觸發器则提供了定义复杂觸發标准的基本框架。觸發用来在确定的时间点输出解调采样,或用来实现UHFLI 在几个功能域之间的同步。

運算單元

運算單元可以对大量的测量数据进行快速计算。该運算單元能够对辅助输出的数据进行加-減-乘-除運算。可應用于平衡檢測、參考標准化,或者雙頻諧振跟蹤。

工程研發:振蕩器測試、FFT 頻譜分析儀、頻率響應分析儀 (FRA)、矢量网络分析仪 (VNA)

工業生産:芯片測試、故障分析、RFID 传输解調器、激光电压探测器 (LVP)、无损测试 (NDT)

激光光譜學、共聚焦顯微鏡:超高速掃描、太赫茲光譜

醫療科技:流式細胞儀、阻抗譜

量子與納米物理學:MRFM 磁共振力显微镜、单晶管、量子计算、噪声测量、石墨烯

掃描探针显微镜:高速原子力显微镜、近场掃描光学显微镜 (SNOM)

傳感器與執行器:MEMS 微机械结构、NEMS 纳米电磁系统(例如陀螺仪、加速计等)

 

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