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UHFLI超高频双通道锁相放大器

UHFLI超高频双通道锁相放大器

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简介
规格参数
功能图解
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UHFLI超高频双通道锁相放大器


 

 

简介


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。精密的模拟前端可提供 4 nV/√Hz 的优异噪声性能,在众多应用中有助于保持高的信噪比,同时缩短测量时间。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。

 

UHFLI 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 (Windows 和 Linux)

 

 UHFLI 规格参数 


 

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 选件

任意频率模式

8 个频率,需要  UHF-MF 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

动态储备

100 dB

输入范围 (AC+DC)

±3.5 V

输入全范围灵敏度

1 nV 至 1.5 V

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

参考及纳秒触发

频率范围

10 Hz - 600 MHz(外部参考)

连接器

2 双向,2 输出,2 输入

参考频率分辨率

6 μHz

参考相位角分辨率

1.0 μ°

解调器

频率范围

1 mHz - 600 MHz

解调器数目

8 双相

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,解调器振荡器幅值,解调器X/Y/R/Θ,PID,Boxcar平均器,其他信号(有选件的话)

显示模式

时域,频域 (FFT)

显示通道数

1,2 需要 UHF-DIG 选件

触发通道

输入信号,输出信号,振荡器相位,数字I/O

触发模式

升降沿

采样率

28 kSa/s 到 1.8GSa/s

垂直分辨率

12位

最大记录长度

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,光谱密度,功率

平均模式

无,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,辅助偏移,信号输出幅值、偏移,PID设置点,Boxcar延迟和时间,其他参数(有选件的话)

参数扫描范围

全程,线性和对数

参数扫描分辨率

任意,起止点和扫描点数

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,光谱密度,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,Theta,X,Y 或用户定义

D/A 转换器

16 位,28 MSa/s

D/A 模拟带宽

7 MHz

高速输入

2 通道,±10 V

A/D 转换器

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)

常规

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 (&plusm;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

2000米

信号连接器

前板为 BNC,后板为 SMA

电脑操作系统

Windows 7、Windows 8、Windows 10、Linux

 

 

UHFLI 功能图解


 

 

 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。同时支持两个内部和两个自动参考模式。

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。

运算单元

运算单元可以对大量的测量数据进行快速计算。该运算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。

 

 UHFLI 应用领域


 

工程研发:振荡器测试、FFT 频谱分析仪、频率响应分析仪 (FRA)、矢量网络分析仪 (VNA)

 

 

 

工业生产:芯片测试、故障分析、RFID 传输解调器、激光电压探测器 (LVP)、无损测试 (NDT)

 

 

激光光谱学、共聚焦显微镜:超高速扫描、太赫兹光谱

医疗科技:流式细胞仪、阻抗谱

量子与纳米物理学:MRFM 磁共振力显微镜、单晶管、量子计算、噪声测量、石墨烯

扫描探针显微镜:高速原子力显微镜、近场扫描光学显微镜 (SNOM)

传感器与执行器:MEMS 微机械结构、NEMS 纳米电磁系统(例如陀螺仪、加速计等)

 

UHFLI 可选选件


 

UHF-DIG 数字?转换器

 

 

 

将锁相放大器与数字转换器相结合,提供更多的新的测量选择,可以通过流盘技术、精确的时域频域触发和分段内存技术(2通道示波器每个通道有128 MSa 的内存)。

. 

 

 

 

UHF-MF 多频

UHF-MF 多频选件为仪器又增加了 6 个内部振荡器,允许每个解调器(8 个)任意选择频率,这将为测量和信号发生器提供更多的额外配置,极大地扩展了 UHF 仪器的能力。

 

UHF-MOD AM/FM 调制

AM/FM 调制选项允许生成3 个振荡器频率的相位相干的线性组合。在多种不同调制方案中,包括调幅 (AM) 和调频 (FM),可以方便地设置(高阶)旁带的直接测量。与传统的双解调方案(如串联解调)不同,用户不需要多台仪器,亦不会受到最大可用解调带宽的调制频率限制。

 

UHF-PID 四通道 PID/PLL 控制器

UHF-PID 选件包含 4 通道可配置的 PID(比例-积分-微分)控制器。基于大量的测量数据,这些控制器可以为许多仪器参数和输出值提供快速反馈。可编程的 PID 与锁相放大器无缝集成,可应用到众多领域,如用于两个激光器相位同步的 PLL(锁相环)设置、载波包络偏移稳定和快速原子力显微镜模式。PID 智能设定可帮助快速找到合适的参数、显示阶跃响应和传递函数,支持复杂设置。通过自动调谐功能,回路滤波器会自动调整以找到含有最小残余 PID 错误的点。

 

UHF-BOX Boxcar 平均器

UHF-BOX Boxcar 平均器是历史上首款全数字化的平均器,它开启了使用低占空比分析非正弦信号的全新视角和创新方式。该平均器通过与一个振荡器同步的高速数字转换器来运行,在剔除所有非周期信号分量的同时,可无死角捕获每一个采样点。 LabOne? 工具组包括一个 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,并允许针对信号和本底抑制方便地设置求平均值的窗口。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,每个 Boxcar 配备一PWA。

 

UHF-RUB 铷原子钟

UHF-RUB 升级选件向 UHFLI 仪器提供了原子频率标准。在高频准确度和甚至在极端条件下(如温度限定型的实验室)的长期稳定操作,就可以用到铷原子钟。而且,由于时钟基本不会老化,校准需求大大降低了。UHF-RUB 是硬件选件,须出厂时安装。

 

UHF-AWG 任意波形发生器

UHF-AWG 选件为世界上最快、最先进的锁相放大器 UHFLI 提供了最先进的任意波形发生器 (AWG) 功能。 通过直观且不受平台限制的仪器控制软件 LabOne?,可以方便地使复杂的信号生成和分析工具高效的结合起来。创新的 AWG 编程理念提供了两通道14 位分辨率600 MHz频率的任意信号输出功能。 可用于多个高速解调器、脉冲计数器和时域分析数字转换器。 基于内部测量结果的序列分配能够以前所未有的速度实现前馈协议,使其适用于量子纠错。

 

UHF-CNT脉冲计数器
 
 
UHF-CNT脉冲计数器可以分析最多4个并行脉冲序列,支持基于事件的测量,例如使用光电倍增管探测光子。有五种不同的操作模式,每个通道提供一个可调的鉴别器。最大计数率为225兆赫。从脉冲计数器测量结果可以方便地分析LabOne?工具集,这档节目的特点就是时域和直方图显示。

 

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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。精密的模拟前端可提供 4 nV/√Hz 的优异噪声性能,在众多应用中有助于保持高的信噪比,同时缩短测量时间。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。

UHFLI 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 (Windows 和 Linux)

 

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 选件

任意频率模式

8 个频率,需要  UHF-MF 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

动态储备

100 dB

输入范围 (AC+DC)

±3.5 V

输入全范围灵敏度

1 nV 1.5 V

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 dBm50 Ω 负载)

D/A 转换

14 位,1.8 GSa/s

参考及纳秒触发

频率范围

10 Hz - 600 MHz(外部参考)

连接器

2 双向,2 输出,2 输入

参考频率分辨率

6 μHz

参考相位角分辨率

1.0 μ°

解调器

频率范围

1 mHz - 600 MHz

解调器数目

8 双相

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

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

612182430364248 dB/Oct

 

示波器

显示通道

信号输入,触发输入,辅助输入,解调器振荡器幅值,解调器X/Y/R/Θ,PID,Boxcar平均器,其他信号(有选件的话)

显示模式

时域,频域 (FFT)

显示通道数

12 需要  UHF-DIG 选件

触发通道

输入信号,输出信号,振荡器相位,数字I/O

触发模式

升降沿

采样率

28 kSa/s 1.8GSa/s

垂直分辨率

12

最大记录长度

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DC600 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,光谱密度,功率

平均模式

无,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,辅助偏移,信号输出幅值、偏移,PID设置点,Boxcar延迟和时间,其他参数(有选件的话)

参数扫描范围

全程,线性和对数

参数扫描分辨率

任意,起止点和扫描点数

显示参数

解调器输出(XYR,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,光谱密度,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 VRThetaXY 或用户定义

D/A 转换器

16 位,28 MSa/s

D/A 模拟带宽

7 MHz

高速输入

2 通道,±10 V

A/D 转换器

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 ZCtrlRJ45 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

常规

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 (&plusm;10%), 50/60 Hz

操作温度

+5 °C +40 °C

操作环境

IEC61010, 室内, 安装等级 II, 污染等级 2

海拔

2000

信号连接器

前板为 BNC,后板为 SMA

电脑操作系统

Windows 7Windows 8Windows 10Linux

 

     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。同时支持两个内部和两个自动参考模式。

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。

运算单元

运算单元可以对大量的测量数据进行快速计算。该运算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。

工程研发:振荡器测试、FFT 频谱分析仪、频率响应分析仪 (FRA)、矢量网络分析仪 (VNA)

工业生产:芯片测试、故障分析、RFID 传输解调器、激光电压探测器 (LVP)、无损测试 (NDT)

激光光谱学、共聚焦显微镜:超高速扫描、太赫兹光谱

医疗科技:流式细胞仪、阻抗谱

量子与纳米物理学:MRFM 磁共振力显微镜、单晶管、量子计算、噪声测量、石墨烯

扫描探针显微镜:高速原子力显微镜、近场扫描光学显微镜 (SNOM)

传感器与执行器:MEMS 微机械结构、NEMS 纳米电磁系统(例如陀螺仪、加速计等)

 

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