Zurich InstrumentsのUHFLIはDCから600 MHzまでの周波数範囲をカバーするデジタルロックインアンプです。すべての市販のロックインアンプ中、最高度の作動周波数を提供するだけでなく、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。
With multi-device synchronization (MDS) it is possible to operate multiple UHFLIs as a single multi-channel device:
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。
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。
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。
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。
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。
| 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 |
| 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 |
| 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 |
| 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° |
| 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 |
| 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 | 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） |
| 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 |
| Scan parameters | Oscillator frequency, demodulator phase shift, auxiliary offset, signal output amplitudes, signal output offset, PID setpoint, boxcar delay and time; certain parameters only if options installed |
| Parameter sweep ranges | Full range, linear and logarithmic |
| Parameter sweep resolution | Arbitrary, defined by start/stop value and number of sweep points |
| Display parameters | Demodulator output (X, Y, R, Θ, f), auxiliary input |
| Display options | Single plot, dual plot (e.g., Bode plot), multi-trace |
| Statistical options | Amplitude, spectral density, power |
| Preset measurement modes | Parameter sweep, noise amplitude measurement, frequency response analyzer, 3-omega-sweep |
| Center frequency range | 0 - 600 MHz |
| Spectrum modes | FFT(X+iY), FFT(R), FFT(Θ), FFT(f) and FFT((dΘ/dt)/2π) |
| Statistical options | Amplitude, spectral density, power |
| Averaging modes | None, exponential moving average |
| Maximum number of samples per spectrum | 8.4 MSa |
| Maximum span | 800 kHz |
| Window functions | Rectangular, Hann, Hamming, Blackman Harris |
| Cursor math | Location, area, wave, peak, tracking, histogram |
| Input channels | Signal inputs,trigger inputs, auxiliary inputs, demodulator oscillator phase, demodulator X/Y/R/Theta, PID, boxcar, AU; certain signals only if options installed |
| Scope modes | Time domain, frequency domain (FFT) |
| Number of display channels | 1; 2 requires UHF-DIG option |
| Trigger channels | Signal inputs, signal outputs, oscillator phases, DIOs |
| Trigger modes | Edge |
| Sampling rates | 28 kSa/s to 1.8 GSa/s |
| Vertical resolution | 12 bits |
| Maximum number of samples per shot | 64 kSa; 128 MSa, requires UHF-DIG option |
| Bandwidth limit mode, vertical resolution increase | Sample decimation, averaging |
| Cursor math | Location, area, wave, peak, tracking, histogram |
Yes. The goal at Zurich Instruments is to reduce complexity by making all functionalities available at the same time. For example: use the UHF-AWG option to generate pulses for electrical pump-probe spectroscopy, and analyse the signals with the boxcar (by enabling the UHF-BOX option) as you control the cantilever with the lock-in functionality and the PLL/PID option.
No, because all options are enabled through changes of the firmware on your instrument. Therefore, options can be added by providing a specific activation code. The exception is the UHF-RUB option, as the implementation of an atomic frequency standard requires a rubidium atomic clock to be added to the hardware – hence the instrument needs to be sent back to Zurich Instruments in this case.
Yes, the two signal inputs are fully independent. You can either use them as inputs for two detectors in your experiment or use them for different experiments. You may view this capability as that of two lock-in amplifiers in a single casing.
No, the UHFLI comes in one hardware configuration with two signal inputs and two signal outputs. For applications that require more channels, multiple UHFLIs can be combined thanks to multi-device synchronisation (MDS).
on 20.02.2017 by Bruno Küng
on 08.11.2020 by Mehdi Alem
on 18.12.2013 by Romain Stomp
on 25.05.2020 by Kivanç Esat
on 03.07.2014 by Dragan Lesic
on 07.07.2015 by Bruno Küng
