UHFLI ロックインアンプ

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Zurich InstrumentsのUHFLIはデジタルロックインアンプで、DCから600 MHzまでの周波数範囲をカバーしています。すべての商用ロックインアンプの中で最高度の作動周波数を提供するだけでなく、UHFLIはまた復調の時定数が30 nsと最小値を誇り、その結果5 MHz以上の復調帯域幅を確保しています。精巧なアナログフロントエンドは4 nV/√Hzという注目に値するノイズ特性を実現し、多くのアプリケーションで高いS/N比を達成し、また測定の高速化にも寄与しています。最も革新的な機器制御ソフトウェアLabOne®との併用で、UHFLIはZurich Instruments製品のフラグシップモデルとなり、今日の科学機器の最先端を具現化しています。

UHFLIの主な特長

  • 作動周波数600 MHz
  • 2つの独立したロックインユニット
  • 2つの高性能信号発生器
  • ロックインユニットあたり4つの独立した高調波
  • 65 kサンプリングの高分解能12ビットスコープ
  • 周波数応答アナライザ (FRA)
  • FFTスペクトラムアナライザ
  • LabOne®ツールセット(WindowsとLinux)

UHFLI紹介ビデオ

UHFLIアプリケーション

  • エンジニアリングR&D:発振器ーのテスト、FFTスペクトラムアナライザ、周波数応答解析(FRA)、ベクトルネットワークアナライザ(VNA)
  • 工業製品:チップテスト、故障解析、RFID伝送復調器、レーザ電圧プローブ(LVP)、非破壊検査(NDT)
  • レーザースペクトロスコピー、共焦点顕微鏡:超高速スキャン、THzスペクトロスコピー
  • 医療技術:フローサイトメトリー、電気インピーダンススペクトロスコピー
  • 量子物理学、ナノ物理学:磁気共鳴力顕微鏡(MRFM)、単電子トランジスタ、量子コンピュータ、ノイズ測定、グラフェン
  • 走査型プローブ顕微鏡:高速AFM、走査型近接場光顕微鏡(SNOM)
  • センサ、アクチュエータ:MEMS、NEMS(例:ジャイロスコープ、加速度計等)

UHFLI利用可能オプション

UHF-DIGデジタイザ

ロックインアンプとデジタイザを1つの筐体内で組み合わせることにより、連続ストリーム、領域を横断した優れたトリガ、2つのスコープチャンネル毎にセグメント化された128 MSaのメモリを活用して、幅広い範囲での新しい測定の機会が得られます。

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UHF-MFマルチ周波数

UHF-MFマルチ周波数オプションは新たに6つの内部発振器を機器に追加し、8つの復調器それぞれに自由な周波数が選択できるようになります。幅広い測定設定の追加により、UHF機器の能力を飛躍的に拡張します。

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UHF-MOD AM/FM変調

AM/FM変調オプションにより、最大3つの発振器周波数での位相同期した線形結合信号を生成することができます。振幅変調(AM)や周波数変調(FM)を含む様々な変調スキームでの(より高次の)側波帯の直接計測が簡単に設定できます。タンデム復調のような通常の2重復調スキームとは違って、複数の機器は必要なく、最大可能復調帯域幅による変調周波数の制限はありません。

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UHF-PIDクアッドPID/PLLコントローラ

PIDオプションは4つの設定可能なPID(比例、積分、微分)コントローラを有します。様々な計測データを基に、多くの機器パラメータと出力値に迅速なフィードバックを行います。ロックインアンプとのシームレスな統合により、プログラマブルPIDは2つのレーザーの位相同期用のPLL(フェーズロックループ)の設定や、CEOの安定化、高速AFMモードのような幅広いアプリケーションでの動作を可能にします。PIDアドバイザは適切なパラメータを素早く見つける手引きとなり、ステップ応答と転送機能を表示して、セットアップの深い理解をサポートします。自動調整機能により、ループフィルタ設定は自動的に調節され最小の残差PID誤差を示す点を見出だします。

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UHF-BOXボックスカーアベレージャ

UHF-BOXボックスカーアベレージャは完全デジタル化された史上初のボックスカーアベレージャで、新たな地平を開き、低いデューティサイクルでの非正弦関数信号の解析に革新的な方法をもたらしました。高速デジタイザを発振器と同期させ、それゆえ不感時間なしで各サンプルをキャプチャし、その1方非周期信号成分を排除することが可能になりました。

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UHF-RUBルビジウム原子時計

UHF-RUBアップグレードオプションはUHFLI機器に原子周波数標準を提供します。例えば温度と湿度の調節が制限された実験室等、悪条件下で高周波の正確さが必要な実験や長期間での安定性が求められる実験が行われるような場合、ルビジウム・ベースの原子時計は信頼できます。さらに、キャリブレーションの必要ははるかに少なくなります。本質的に経年変化は起こりません。UHF-RUBはハードウェアオプションであるため、後からアップグレードすることはできません。

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UHF任意波形ジェネレータ

UHF帯任意波形生成オプションにより最高水準の任意波形生成(AWG)機能を世界最速、最高度ロックインアンプUHF LIAに持たせることができます。その結果が直観的でプラットホームに依存しない機器制御ソフトウェアです、LabOne®により簡便に統制され、複合信号生成と解析ツールが非常に強力に組み合わされました。

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UHF-CNT パルスカウンタ

UHF-CNT パルスカウンタ は 最大4個までのパルストレインを並列に解析でき、例えば、光電子増倍管(PMT)を用いたフォトン検出のような、イベントに基づく測定を可能にします。

5つの異なる動作モードがあり、各チャンネルはアジャスタブルな弁別器を提供します。最大カウントレートは、225 MHzです。パルスカウンタからの測定結果は、タイムドメイン表示・ヒストグラム表示を主役とするLabOne®ツールセットで便利に解析できます。

クロスドメイントリガエンジンを介して、任意波形ジェネレータ(AWG)において、カウンタ値に基づく分岐条件を定義でき、量子エラー訂正に必要な、超高速フィード・フォワードループを可能にします。

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UHFLI利用可能バンドル

UHFボックスカーバンドル

UHFボックスカーはUHFLI600 MHzロックインアンプとUHF-BOXボックスカーアップグレードオプションを含んだバンドルです。

UHF-BOXボックスカーアベレージャは完全デジタル化された史上初のボックスカーアベレージャで、新たな地平を開き、低いデューティサイクルでの非正弦関数信号の解析に革新的な方法をもたらしました。高速デジタイザを発振器と同期させ、それゆえ不感時間なしで各サンプルをキャプチャし、その1方非周期信号成分を排除することが可能になりました。LabOne®ツールセット周期波形アナライザ (PWA)を含みますが、それは単1もしくは複数周期の平均信号を視覚化し、信号と基準値制御のための平均化ウインドウを簡単に設定します。

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UHFデジタイザ

UHFデジタイザはUHFLI 600 MHzロックインアンプとUHF-DIGデジタイザアップグレードオプションを含んだバンドルです。

ロックインアンプとデジタイザを1つの筐体内で組み合わせ、LabOne®ツールセットを併用することにより、連続ストリーム、領域を横断した優れたトリガ、2つのスコープチャンネル毎にセグメント化された128 MSaのメモリを活用して、幅広い範囲での新しい測定の機会が得られます。

詳細はメインのUHFLI製品ページを参照してください。

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UHFLI機能系統図

2系統の信号入力と2系統の信号出力が、2つのロックインアンプと同じ筐体内で効率的に装備されています。さらに各ロックインアンプはX、Y、R、Θを同時復調する4つのデュアルフェーズ復調器を有します。

高精度信号入力

シングルエンドモードでの作動では、UHFLIの2系統の信号入力が優れたノイズ仕様を達成します。低周波では高インピーダンス作動が可能です。また高速アプリケーションでは50 Ωインピーダンスで作動します。2入力と2双方向コネクタは外部参照モードと外部イベントの正確なトリガを可能にします。デュアル内部モードとデュアル自動参照モードもサポートされています。

信号生成

UHFLIは2系統の低歪率正弦波出力を発生し、テスト機器やほとんどの変調機器をドライブする理想的な能力を備えています。UHF-MFマルチ周波数オプションでは6つの追加発振器が装備され、最大8系統の独立正弦波の線形結合信号を生成することが可能です。フロントパネルへの追加コネクタは復調サンプル、参照用矩形波または外部ハードウェアのトリガ信号を媒介します。

復調器とフィルタ

1信号入力に付き4高調波周波数が同時計測用できる8つのデュアルフェーズ復調器を備えています。各復調器は自身のフィルタ属性とフェーズシフトを設定でき、復調サンプルはリアルタイムでホストコンピュータにストリームで送られます。

トリガ

参照とトリガネットワークは、高性能オペレーションを提供します:参照入出力は600 MHzまで可能で、トリガー入出力の反応時間は100ナノ秒までなのが特長です。UHFLIは、トリガ機能の専用ハードウェアとソフトウェアを有する初のロックインアンプです。ハードウェアトリガは物理的に速く反応しますが、1方ソフトウェアトリガは複雑なトリガ基準を定める基盤を備えています。トリガは、時間軸上で定めたポイントにおける復調サンプル出力、またはUHFLI中のいくつかの機能ドメイン間のアクションの同期に使用します。

演算ユニット

演算ユニットは多数の内部信号に対しての強力な計算を可能にします。このプロセッサーは、特にAUX出力で得られる値に作用します。例えば、復調器の出力を加算しスケーリングすることができます。

UHFLI仕様

ロックインオペレーションモード
内部参照モード シングル、デュアルロックイン
外部参照モード シングル、デュアルロックイン
自動参照モード シングル、デュアルロックイン
トリプル高調波モード 1基本波 + 3高調波(同時)
マルチ高調波モード 1基本波 + 7高調波(同時)、要UHF-MFオプション
任意周波数モード 8周波数、要UHF-MFオプション
UHF信号入力
周波数範囲 DC ~ 600 MHz
入力インピーダンス 50 Ωまたは1 MΩ || 18 pF
入力電圧ノイズ 4 nV/√Hz、100 kHzより上
ダイナミックリザーブ 100 dB
入力範囲 (AC+DC) ±3.5 V
入力全範囲感度 1 nVから1.5 V
A/D変換 12ビット、1.8 GSa/s
UHF信号出力
周波数範囲 DC ~ 600 MHz
出力範囲 ±150 mV、±1.5 V(高インピーダンス負荷)
-12.5 dBm、7.5 dBm(50 Ω負荷)
D/A変換 14ビット、1.8 GSa/s
参照、ナノ秒トリガ
周波数範囲 10 Hz ~ 600 MHz(外部参照)
コネクタ 2系統双方向端子、2系統出力端子、2系統入力端子
参照周波数分解能 6 µHz
参照位相角度分解能 1.0 µ°
復調器
周波数範囲 1 mHz ~ 600 MHz
復調器数 8デュアルフェーズ
LAN出力サンプルレート 2 MSa/s(全復調器の合計)、64ビットフル範囲
USB出力サンプルレート 100 kSa/s(全復調器の合計)、64ビットフル範囲
AUX出力サンプルレート 28 MSa/s(各Aux出力)、16ビット
フィルタ時定数 30 ns ~ 76 s
フィルタ帯域幅 80 µHz ~ 5 MHz
フィルタスロープ 6、12、18、24、30、36、42、48 dB/Oct
AUX信号
高速出力 4チャンネル、±10 V、R、Theta、X、Y、その他設定可能
D/A変換 16ビット、28 MSa/s
D/Aアナログ帯域幅 7 MHz
高速入力 2チャンネル、±10 V
A/D変換 16ビット、400 kSa/s
A/Dアナログ帯域幅 100 kHz
接続性およびその他
接続性およびその他 LAN / イーサネット、1 Gbit/s
USB 2.0、480 Mbit/s
プリアンプコントロールバス 2 ZCtrl (RJ45 connectors) 専用ペリフェラルインターフェース
デジタルI/O 32ビット、50 MHz、多目的
クロック 10 MHz、入出力、恒温槽付水晶発振器(OCXO)
0.5 ppm偏差(UHF-RUBオプション利用時0.00005 ppm)
1般仕様
外形寸法 45 x 35 x 10 cm
17.7 x 13.6 x 3.9インチ、19インチラックに適合
重量 6.4 kg
電源電圧 100~240 V、50/60 Hz
動作温度 +5 °Cから +40 °C
シグナル接続 BNC (前面)、SMA (背面)
PC operating systems 32ビットと64ビットのWindows Vista、Windows 7、Windows 8、Linux

電話 +41 44 515 04 10 (英語) +81 (0)3 3356 1064 (オプトサイエンス)(日本語) または下記よりメッセージをお送りください

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