HDAWG
750 MHz 任意波形发生器
主要特点
- 2.4 GSa/s，16 位，带宽 750 MHz
- 最大输出幅值 5 Vpp
- 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 50 ns
- 可实现多频率数字调制
- LabOne® AWG 定序器和编译器
Variants
价格
CHF 19,400
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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 750 MHz 。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 5 Vpp)。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。
LabOne 提供了先进的编程理念，它结合了 AWG 的高性能、灵活性和函数发生器的易用性。使用 LabOne 用户界面 (UI) 以及适用于 LabVIEW™、.NET、MATLAB®、C 和 Python 的 API，用户可以轻松实现自动化测量以及快速整合 HDAWG 至现有控制环境。
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
高级 AWG 编程
多通道任意波形发生器 (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。
LabOne AWG 定序器将波形生成、定序和实时控制指令结合到一种编程语言中。这种方法可以简化信号生成，甚至可以满足复杂时序和控制流程需求。LabOne AWG 定序器嵌入在 LabOne 图形用户界面中，也可以通过基于 Python、MATLAB®、LabVIEW 和 .NET 语言的 API 进行使用。
LabOne Q 为量子计算提供了完整的测量框架，其中包括基于 Python 语言的脉冲级定序。该软件可以自动执行仪器间同步、多个不同种类仪器的编程以及仪器设置的优化。因而，LabOne Q 提供了一种可扩展的量子实验测控方法。
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。因此，可以快速上传生成大量长波形，同时确保多脉冲的精确相位相干。此外，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。
HDAWG-MF 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。
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。
可编程量子系统控制器 (PQSC) 支持将多达 18 台 HDAWG 仪器组合到一套系统中，为系统提供多达 144 个完全同步的 AWG 通道。通过使用 PQSC，HDAWG 还可以与瑞士苏黎世仪器公司的 SHFSG、SHFQC 和 SHFQA 进行任何组合搭配，所有这些仪器都可以通过 LabOne Q 进行控制。整套系统可用于自旋量子比特、fluxonium 量子比特或与超导读取谐振腔耦合的磁通量可调 transmon 量子比特。
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。这一点对于器件属性短暂的量子计算反馈实验非常重要，每节省一纳秒即可明显改善实验结果。仪器的 4 或 8 条输出通道 可按 2 条或 4 条为单位进行分组。每组均可单独触发，以便更加灵活地将信号分配给设备或装置的各个单独部分。
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。并且HDAWG可以根据通过 ZSync 从 PQSC 接收到的信息、HDAWG-CNT 脉冲计数器选件的测量结果或者其 32 比特数字输入所应用的比特模式来决定播放哪些波形。以这种方式接收到的信息可以表示数字调制模式、特定仪器的测试波形或多量子比特状态读取结果。
任意波形发生器
| 通道数1 | 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 |
These specifications have been translated from English. Please note that the official reference for product specifications is always the user manual.
HDAWG 常见问题
HDAWG 有 4 通道 (HDAWG4) 和 8 (HDAWG8) 通道的选项，HDAWG4 不能升级为 HDAWG8。升级选件和配置必需与硬件选项匹配，如 HDAWG4-PC 实时预补偿仅为 HDAWG4 的选 件，而非 HDAWG8.
HDAWG 需要通过 USB 3.0 或 1 GbE 以太网与计算机进行通信。波形和时序数据通过计算机上传至 AWG。在 AWG 开始运行后，信号的播放便独立于计算机。
用户可以在 Download Center 免费下载和安装 LabOne 控制软件。 LabOne 控制软件会定期升级，用户可通过其界面查看和升级仪器固件。
请拨打联系电话 021-64870287 或 发送短消息附带您的联系信息和适合你的时间。我们非常高兴为您安排在线演示，并讨论您的应用需求。
HDAWG 每个通道有两个标记，一个标记在前面板 (SMA)，一个在后面板 (32 位 DIO)。使用标记并不会降低输出的 16 位垂直分辨率。
Yes, the DIO port can be configured as either input or output in groups of eight bits. They can be controlled via the "setDIO" instruction. As a consequence, the timing resolution of toggling these bits is 150 MHz (6.66 ns), with a minimum of 13.3 ns of time in-between changes. At the moment, the DIO port can be controlled only when the HDAWG is programmed directly in SeqC. The DIO port is functional only when the HDAWG is configured to run at the maximum sample rate of 2.4 GSa/s.
HDAWG 的触发输入不仅具有常规的触发输入同步信号的功能，它可以用来计数输入脉冲的个数，也就是作为脉冲计数器 HDAWG-CNT 脉冲计数器 选件。HDAWG 支持不同的通道集合模式，不同通 道可以被独立触发。在不同的通道集合模式下，一组通道可以由单一触发输入触发。此外，单个时序程序可以接受几种不同触发信号的触发， 因此触发信号也用来实现时序条件分支等实验。
可以，使用 PQSC 能够同步多达 18 台 HDAWG。另外，HDAWG、SHFSG、SHFQA 和 SHFQC 的任何组合都可以使用 PQSC 实现同步，总共可同步多达 18 台仪器。
所有用户均可获得同样的服务和支持，其不取决于实际的购买地。有些地区，我们有本地销售业务合作伙伴。他们可以用当地语言提供一级技术支持。如果您想了解扩展服务，如仪器校准等，请参阅 服务和支持。
LabOne AWG 定序器使用衍生自 C 语言的高级语言（又称 seqC），读写代码自然。相比于将序列堆叠为机器指令表的传统方法，用户可以更好地掌握仪器的当前情况。LabOne 定序器语言集成了波形生成工具，因此，用户可根据需要在定序器中轻松定义波形。HDAWG 也可以通过基于 Python、C、MATLAB® 语言的 API 进行控制，以便将其轻松集成到现有系统中。最后，我们的 LabOne Q 软件框架为用户提供高级编程体验，实现了各类任务的自动化操作，例如优化仪器设置、生成和上传波形，以及在多个仪器之间同步生成脉冲。
用HDAWG的幅度调制可以显著提高长波形的上传速度，波形的定义和参数变化也非常简单。这些都得益于内部数字振荡器载波生成的独立性。载波的频率，相位和幅度变化可以被直接操控，无需使用任何 AWG 代码。
用户寄存器增加了波形序列组合的自由度，比如用于可变的延时设置，作为索引号选择某一个波形，更改DIO输出的值。你可以在用户界面手动设置，或者用Sweep进行自动扫描。
HDAWG 可以使用 if 语句实现序列条件分支。
常用波形 (Blackman、Gauss、chirp、sine、square、sinc、DRAG, 及其它) 可直接由内置函数产生。 内置函数还包含波形编辑工具，如相加、相乘、剪切、拼接、缩放，以及运行循环语句构建复杂的序列波形。HDAWG支持导入波形数据，如直接由用户界面导入 .csv 文件。
包含仪器本身，符合当地规格的电源线，USB 3.0 线，以太网 1 GbE 线和打印的快速启动指南。
HDAWG 支持幅度调制。HDAWG-MF 多频调制选件可实现两个正交通道正交调制，因此可实现所有调制功能，如幅度调制，相位调制和双边带调制。
如果您当前的控制软件是基于 MATLAB®、 LabVIEW®、 Python、.NET 或 C，那么您可以直接使用 LabOne APIs 将 HDAWG 整合到您当前的控制软件中。
HDAWG 可以接收和发送触发信号来同步第三方仪器。
HDAWG 没有分析模拟信号输入的功能， 因此没有内置示波器和频谱分析仪。HDAWG 的脉冲计数器选件 HDAWG-CNT 脉冲计数器 可以计量输入脉冲的数目，并可以设置脉冲的计数阈值电压。
可以直接通过拖拽方式接 .csv 格式波形文件直接上传至HDAWG。
