マルチデバイス同期（MDS）

複数の同期信号入力および出力チャネルを必要とするアプリケーションがありますか？はいの場合、いくつかの楽器を積み重ねるだけでは不十分なことがよくあります。

完全同期には、さまざまな基準クロック間の安定した明確な位相関係、定義された時間に信号出力を同期する機能、および記録された信号のタイムスタンプとサンプリングレートの調整が含まれます。理想的なソリューションは、機器アセンブリ全体を調整する単一のユーザーインターフェイスまたはAPIです。

Zurich Instrumentsは、スケーラビリティを念頭に置いて、測定機器への包括的なアプローチを提供することに取り組んでいます。 LabOneは^®8台の機器までためのマルチデバイスの同期（MDS）を可能にし、ユーザが単一のグラフィカル・ユーザ・インターフェースとAPIのセッションを介してそれらにアクセスすることを可能にします。

MDSの主な機能と動作原理

• すべての機器の1つのマスタークロックへのクロック同期
• 同期されたタイムスタンプと測定データのサンプリングレート
• すべての出力チャネルのサンプルごとの同期
• 複数のデバイスを同時に測定するLabOneのMDSモジュール
• 分散実行を備えた単一のシーケンサープログラムからの複数のAWG機器の出力を制御するAWGリンクモード

複数の入力信号を同時に測定することで、マルチポートネットワークの特性評価が容易になり、改善されます。マルチポートネットワークの周波数応答を取得するために、1つのポートが励起され、他のすべてのポート（被駆動ポートを含む）が測定されます。 MDSモジュールによって強化されたスイーパーツールを使用すると、単一のLabOneユーザーインターフェイスまたは複数の機器を制御するLabOne APIセッションによって表示される1回のスイープで、複雑なマルチポートネットワークの完全な周波数応答を測定できます。次の図は、2つの同期されたUHFLIロックインアンプを使用して1回の掃引で測定された4ポートネットワークの周波数応答を示しています。

関連するすべての機器は、同じ10 MHz基準クロックを共有して、共通のクロック速度を実現します。すべての機器は、トリガー信号のチェーンで接続する必要もあります。 MDSを起動すると、LabOneは次の一連の手順を実行します。

1. スレーブ機器の基準クロックをマスタークロックまたは外部ソースに調整します。
2. トリガー信号のチェーン内の各機器の位置を特定します。
3. 機器間のケーブル遅延を測定します。
4. 測定されたケーブル遅延を考慮しながら、各機器のクロックを調整します。

シーケンスの最後に、すべての機器は同じクロックタイム、つまり個々のサンプルの同期タイムスタンプを持ちます。

アプリケーション

マルチチャネル信号の生成や検出を必要とするすべてのアプリケーションは、特にマルチチャネル信号を同期的に生成および/または測定する必要がある場合に、MDSの恩恵を受ける可能性があります。これは、以下の研究分野と技術に適用されます。

• マルチキュービット量子コンピューティング
• NMR測定
• ホール効果材料の特性評価やセンシングなどのマルチセンサー測定システム
• マルチチャネルボックスカー平均化
• マイクロフルイディクスにおけるマルチポイントインピーダンス技術
• フェーズドアレイレーダー
• 相互相関によるノイズリダクション

MDSで強化されたLabOne機能

• スイーパー：1つの機器のパラメーターをスキャンし、スイープパラメーターの変更と完全に同期する方法で複数のチャネルおよび機器の応答を測定します。
• DAQ：時間領域信号を測定し、複数の機器にわたるトリガー信号に基づいて、正確なサンプルアライメントで画像を記録します。
• プロッタ：タイムスタンプの調整と同時に複数の機器からの信号を表示します。
• スペクトル：さまざまな機器からの信号スペクトルを比較します。

複数のMFLIロックインアンプおよび/またはMFIAインピーダンスアナライザーは、ある機器の10MHzクロック出力を次の機器に接続することで同期できます。 1つの機器がマスタートリガーソースとして機能し、そこからトリガー信号がマスターを含む他のすべての機器に配信されます（図を参照）。

HF2LIロックインアンプには、トリガー信号とクロック信号を共有するためのRJ45コネクタに基づく同期用の特定の信号があります（図を参照）。

UHFプラットフォームでは、機器にAWG機能とロックイン機能の両方があるため、MDSはかなりの利点をもたらすことができます。クロック信号は星のように分配され、1つの機器がマスターとして機能します（または、外部の10 MHz基準クロックを使用します）。トリガー信号は、すべての機器を含むループを介して共有されます（図を参照）。

MDSを使用して、最大8つのHDAWG任意波形発生器（64 AWGチャネルに対応）を同期できます。 10/100 MHzクロックは、外部クロックソースのおかげで星のように分配されます。タイムスタンプの同期は、すべての機器を含み、特定のMDSトリガーポートを利用するループを通じて実現されます（図を参照）。 64を超えるチャネルを同期するには、PQSCプログラマブルクォンタムシステムコントローラーが必要です。