UHF-BOX Boxcar 平均器是历史上首款全数字的平均器,它提供了低占空比非正弦信号分析的全新视角和创新方式。该平均器的工作原理相当于一个与振荡器同步的高速数字转换器,在剔除所有非周期信号分量的同时,可无死区时间捕获每一个采样点数据。 LabOne® 软件包提供周期波形分析仪 (PWA) ,可形象显示出单周期或多周期内的平均信号,使设置平均窗口与基线抑制非常直观。UHF-BOX Boxcar 平均器是 UHFLI 锁相放大器 的选件,它含有 2 个独立的 Boxcar 单元,每个 Boxcar 配备一个周期波形分析仪 (PWA)。

主要特点
- 600 MHz 重复频率
- 2 个 Boxcar 单元
- 2 个周期性波形分析仪
- 基线抑制
- 采集时间零死区
- 含 512 行的谐波分析仪
- 图形界面设置 Boxcar 窗口和基线抑制
文档
UHF-BOX 升级和兼容性
- 选件可现场升级
- 与所有其他 UHF 选件兼容
- 脉冲激光光谱:泵浦,时域太赫兹,超快光谱
- 异步光学采样 (ASOPS)
- 同步加速器辐射实验
- 电子泵浦探测实验
- 脉冲雷达
- 荧光衰减分析
- 飞行时间质谱
- 超导体磁场渗透
同步检测低占空比的信号
Boxcar 平均器(或门控积分器、Boxcar 积分器)是被设计用来检出低占空比的信号的。实际信号存在的平均时间与仅噪声存在的时间比率最低可达 10-9。即使在非极端的例子中,很显然最佳的信噪比也无法仅通过平均所有样本而实现,必须要将所有噪声源滤除。很多实验需要处理这种固定周期的严格重复的信号,而瑞士苏黎世仪器 (Zurich Instruments) 的 Boxcar 平均器正是一款同步检测工具。它不是基于触发的逐点提取,而是使用内部或外部参考频率,将测量值映射到实际实验的参考系中。与锁相测量一样,Boxcar 平均同步检测会滤除与检测频率无关的所有其他信号分量。
周期性波形分析仪
为方便设置选通宽度和基线,周期性波形分析仪 (PWA) 以图形方式显示信号平均值,使用光标即可以选取真正需要的信号部分。PWA 按 450 MHz 的采样率运行,根据参考振荡器的相位将每个输入样本与 1024 个可用区间之一关联。一个或多个周期可以相位或时间为横轴显示。信号的 FFT 可显示信号中所有的谐波分量——即多谐波分析仪。通过该工具,用户可以立即推测在各个谐波中的信号功率,并使用锁相解调器测量最多 8 个谐波分量的幅值与相位。
基线抑制
Boxcar 求平均值包含两个步骤。第一步,计算出测量窗口内所有样本的平均值。第二步,通过用户可调节的振荡周期数目计算这些结果的平均值。基线抑制功能允许在同一周期内定义第二个相同大小的窗口,从而将基线从测量窗口结果中扣除。这样即使信号偏置发生变化,也可以获得恒定的信号。另外,当把参考频率调谐到实验频率一半时,可以扣除含有开、关信息类型的信号(如在泵浦探测实验中)。
多通道 Boxcar
多通道 Boxcar 支持双时基实验,例如在实验中需要对脉冲激光进行较慢的调制。多通道操作将快速脉冲的测量结果根据慢频率与时间区间关联。得到的结果是双时基的去卷积时间序列。异步光学采样 (ASOPS) 即是此类实验的典型例子,此实验将两个稍微失谐的重复激光源用在了泵浦探测实验中。Boxcar 首先提取低占空比的信号,接着 PWA 根据两个激光器的相对相位与结果的关联显示 Boxcar 结果。
了解更多 UHF-BOX 产品特色以及其与基于模拟信号处理的老式 Boxcar 型号之间的不同进行讨论。
老式 Boxcar 平均器规格
信号输入通道 | 2 |
Boxcar 平均器 | 2 |
信号输入带宽 | 直流 - 600 MHz 1.5 ns 上升时间 (20% - 80%) |
重复频率 | 外部触发器:100 Hz 至 600 MHz 内部触发器:1 Hz 至 600 MHz 带基线抑制:< 450 MHz |
采集死区时间 | 0(重复频率 < 450 MHz) 1.6 ns(重复频率 > 450 MHz) |
输入灵敏度范围 1 | 10 mV 至 1.5 V |
Boxcar 增益 1 | 1,000,000 V/V |
输入噪声 | 4 nV/√Hz,对应全带宽下的 100 µV |
积分器选通时间 2, 3 | 556 ps 至 9.3 ms |
积分器选通延迟 | 360 度全范围,极高分辨率 |
Boxcar 平均长度 | 1 至 1 M 平均积分器结果 |
Boxcar 输出 | 每平均长度 1 至 512 个更新,可达 2.5 MS/s |
数字 Boxcar 规格
输入采样 | 12 位,1.8 GSa/s |
周期波形分析仪 | 2 |
周期波形分析仪的数据区间 | 1024 |
多通道 Boxcar 的数据区间 | 1024 |
谐波分析仪,同时测量的谐波频率 | 512 |
高级操作模式 | 基线抑制 全差分测量 多通道 Boxcar |
1 传统规格,旨在与老式 Boxcar 对比
2 该规格与重复频率有关,仅合理的组合可提供有用的结果
3 该性能受到 600 MHz 的模拟输入滤波器影响
These specifications have been translated from English. Please note that the official reference for product specifications is always the instrument's user manual.