瑞士苏黎世仪器 (Zurich Instruments) 的 UHFLI 是一款数字锁相放大器,可测量的频率范围从直流DC到 600 MHz 。除了提供所有商用锁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。UHFLI 与最具创新精神的仪器操作软件 LabOne 相结合,是所有瑞士苏黎世仪器 (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。
主要特点
- 600 MHz 频率范围
- 2 个独立锁相单元
- 2 个高性能信号发生器
- 每个锁相单元配置 4 个独立谐波检测模块
- 12 位高分辨率 65k 采样点示波器
- 频率响应分析仪 (FRA)
- FFT 频谱分析仪
- LabOne® 软件包
2 个信号输入和 2 个信号输出,在一台仪器上提供了 2 个锁相放大器。每个锁相放大器装置均有 4 个双相位解调器,可同时提供 X、Y、R 和 Θ。
高精度信号输入
UHFLI 的 2 个信号以单端模式输入,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个输入和2个双向端口,用于外部参考模式和精密外部事件触发。
信号发生器
UHFLI 产生 2 个低失真的正弦曲线输出,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,或者外部触发信号。
解调器和滤波器
UHFLI 有 8 个双相解调器可用于每通道输入信号的 4 个谐波频率同时进行测量。每个解调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。
触发
参考信号和触发模式性能优异:600 MHz带宽的参考信号的输入和输出,触发输入和输出响应时间低至 100 ns。UHFLI 是首款集硬件和软件触发功能于一身的锁相放大器。硬件触发确保了对实际状况的快速响应,而软件触发器则提供了定义复杂触发标准的基本框架。触发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。
算术单元
算术单元可以对大量的测量数据进行快速计算。该算术单元能够对辅助输出的数据进行加-减-乘-除运算。可应用于平衡检测、参考标准化,或者双频谐振跟踪。
锁相操作模式
内部参考模式 | 单相和双相锁相 |
外部参考模式 | 单相和双相锁相 |
自动参考模式 | 单相和双相锁相 |
三谐波频率模式 | 单基波频率和 3 个谐波频率(同时) |
多谐波频率模式 | 单基波频率和 7 个谐波频率(同时),需要 UHF-MF 多频选件 |
任意频率模式 | 8 个频率,需要 UHF-MF 多频选件 |
UHF 信号输入
频率范围 | 直流 DC - 600 MHz |
输入阻抗 | 50 Ω 或 1 MΩ || 18 pF |
输入电压噪声 | 4 nV/√Hz (大于 100 kHz 时) |
动态储备 | 100 dB |
输入范围 (AC+DC) | ±3.5 V |
满量程输入灵敏度 | 1.5 V 量程下为1 nV |
A/D 转换 | 12 位,1.8 GSa/s |
UHF 信号输出
频率范围 | 直流 DC - 600 MHz |
输出范围 | ±150 mV, ±1.5 V(高阻抗负载) -12.5 dBm, 7.5 dBm(50 Ω 负载) |
D/A 转换 | 14 位,1.8 GSa/s |
参考与纳秒触发
频率范围 | 10 Hz - 600 MHz(外部参考) |
连接器 | 2 个双向,2 个输出,2 个输入接口 |
参考信号频率分辨率 | 6 µHz |
参考信号相位角分辨率 | 1.0 µ° |
解调器
频率范围 | 1 mHz - 600 MHz |
解调器数目 | 8 个双相解调器 |
LAN 输出采样率 | 2 MSa/s(所有解调器总计),64 位满范围 |
USB 输出采样率 | 100 kSa/s(所有解调器总计),64 位满范围 |
辅助输出采样率 | 28 MSa/s(每个辅助输出),16 位 |
滤波器时间常数 | 30 ns - 76 s |
滤波器带宽 | 80 µHz - 5 MHz |
滤波器斜率 | 6、12、18、24、30、36、42、48 dB/Oct |
示波器
显示通道 | 信号输入,触发输入,辅助输入,解调器振荡器相位,解调器X/Y/R/Θ,PID,Boxcar平均器,算术单元;其他信号(若有选件) |
显示模式 | 时域,频域 (FFT) |
显示通道数 | 1 个;2 通道需要 UHF-DIG 选件 |
触发通道 | 输入信号,输出信号,振荡器相位,DIO |
触发模式 | 升降沿 |
采样率 | 28 kSa/s 到 1.8GSa/s |
垂直分辨率 | 12 位 |
单次最大采样长度 | 64 kSa; 128 MSa, 需要 UHF-DIG 选件 |
带宽限制模式,提高垂直分辨率 | 样本抽取, 平均 |
光标计算 | 位置,区间,波形,峰值,追踪,直方图 |
频谱分析仪
中心频率范围 | 直流DC 到 600 MHz |
频谱模式 | FFT(X+iY), FFT(R), FFT(Θ), FFT(f) and FFT((dΘ/dt)/2π) |
统计选项 | 幅值,频谱密度,功率 |
平均模式 | 无平均,指数移动平均值 |
每个频谱的最大采样长度 | 8.4 MSa |
最大跨度 | 800 kHz |
窗函数 | Rectangular, Hann, Hamming, Blackman Harris |
光标计算 | 位置,区间,波形,峰值,追踪,直方图 |
参数扫描仪
扫描参数 | 振荡器频率,解调器相移,辅助偏置,信号输出幅值与偏置,PID设置点,Boxcar延迟和时间;其他参数(若有选件) |
参数扫描范围 | 全范围,线性和对数 |
参数扫描分辨率 | 任意,由起止点和扫描点数定义 |
显示参数 | 解调器输出(X,Y,R,Θ,f),辅助输入 |
显示选项 | 单幅图,双幅图(例如波特图),多迹线 |
统计选项 | 幅值,频谱密度,功率 |
预设测量模式 | 参数扫描,噪声幅值测量,频率响应分析,3-Omega 扫描 |
辅助信号
高速输出 | 4 通道,±10 V,R,Θ,X,Y 或用户定义 |
D/A 转换 | 16 位,28 MSa/s |
D/A 模拟带宽 | 7 MHz |
高速输入 | 2 通道,±10 V |
A/D 转换 | 16 位,400 kSa/s |
A/D 模拟带宽 | 100 kHz |
通讯及其他
主机连接 | LAN / 以太网,1 Gbit/s USB 2.0 高速,480 Mbit/s |
前置放大器控制总线 | 2 ZCtrl(RJ45 连接器)专有外围接口 |
数字 I/O | 32 位,50 MHz,一般用途 |
时钟 | 10 MHz,输入和输出,超高稳定性恒温晶体振荡器 (OCXO) 0.5 ppm 误差(使用 UHF-RUB 选件后为 0.00005 ppm) |
一般规格
尺寸 | 45 x 35 x 10 cm 17.7 x 13.6 x 3.9 英寸,适于 19 英寸机架 |
重量 | 6.4 kg |
电源 | 100-240 V (±10%), 50/60 Hz |
操作温度 | +5 °C 至 +40 °C |
操作环境 | IEC61010, 室内, 安装等级 II, 污染等级 2 |
海拔 | 低于2000米 |
信号连接 | 前面板为 BNC,后面板为 SMA |
电脑操作系统 | Windows 7、Windows 8、Windows 10、Linux |
UHFLI 常见问题
-
可以。瑞士苏黎世仪器的目标就是同时可使用多个功能,方便做实验。例如:用UHF-AWG选件生成电泵浦探测中的脉冲,同时使用Boxcar分析所得的信号(需UHF-BOX选件)并使用PLL/PID选件和锁相功能控制探针。
-
不需要。我们是以更新固件的形式更新选件的,每一个选件对应特定的激活码。UHF-RUB选件是例外,因为添加一个铷原子标准时钟需要改动硬件,在这个情况下仪器需要被寄回到瑞士苏黎世仪器公司。
-
可以,两个输入通道是完全独立的。你可以把它们用于一个实验的两个测量通道,也可以把它们用于不同实验。可以理解成一台仪器里有两台锁相放大器。
-
没有,UHFLI的硬件配置是2个信号输入和2个信号输出。对于需要更多通道的应用,可以通过多设备同步功能控制多台UHFLI。
Blog Posts
RF reflectometry measurements of quantum dots
on 20.02.2017 by Bruno Küng
How to retrieve the carrier frequency of phase-modulated or carrier-suppressed signals with Costas loops
on 08.11.2020 by Mehdi Alem
Ring-down method for rapid determination of high Q-factor resonators
on 18.12.2013 by Romain Stomp
Sensor characterization and control
on 25.05.2020 by Kivanç Esat
Basic vector network analyzer (VNA) measurements using the UHFLI
on 03.07.2014 by Dragan Lesic
Achieving high data transfer rates with the UHFLI
on 07.07.2015 by Bruno Küng