多通道相參信號源（FlexDDS）.pdf
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多通道操作；通道之間的相位關(guān)系精確已知和可調(diào)； 所有信號參數(shù)的實時控制； 相位連續(xù)頻率調(diào)諧； 計算機接口(USB 2.0；RS-232)； 可選每個插槽的處理器(附加PDCPU)
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FlexDDS是一款多通道相位相干射頻源。這款設(shè)備專門針對那些希望通過計算機實時控制所有信號參數(shù)的實驗物理學家的需求。Shou先，一系列動作(如振幅或頻率變化、頻率掃描開始。。。)被編譯成命令，然后通過USB鏈接(或RS-232)轉(zhuǎn)移到FlexDDS-Rack。每次激活(實時異步)觸發(fā)輸入時，F(xiàn)lexDDS-Rack都會執(zhí)行一個或多個命令，并等待下一個觸發(fā)事件。當從主機連續(xù)加載命令時，連續(xù)命令的數(shù)量沒有限制。
FlexDDS的一個突出特點信道之間的相位關(guān)系已定義且已知。例如，可以輕松設(shè)置兩個信道，以產(chǎn)生相同頻率和相同相位的射頻輸出。稍微失諧一個通道的頻率將線性增加兩個通道之間的相位差。
特征
多通道操作，通道之間的相位關(guān)系精確已知且可調(diào)
所有信號參數(shù)的實時控制
相位連續(xù)頻率調(diào)諧
計算機接口（USB 2.0、RS-232）
每個插槽處理器（PDCPU附加組件）可選
組件
多通道相參信號源-機架:19英寸，集成計算機接口和電源。機架最多可容納8個獨立的FlexDDS射頻發(fā)生器插槽和1個前面板控制器插槽(FlexDDS-FPCtl)。
FlexDDS：射頻發(fā)生器插槽模塊
FlexDDS-FPCtl:用于參考時鐘和觸發(fā)器的插槽模塊。
FlexDDS 射頻發(fā)生器槽
全機架
FlexDDS-機架的詳細特征:
多達8個獨立的射頻發(fā)生器插槽，可以完quan同步運行(相位相干)。
插槽可以彼此相位對齊(例如，插槽1上的正弦波形和插槽2上的余弦波形)。這種對準是時隙同步的結(jié)果，因此是完quan可重復的，即使在功率循環(huán)之后。
獨立的實時觸發(fā)輸入啟動動作(如頻率變化、掃描，...)允許同時觸發(fā)多達8個插槽的任意組合。
10 MHz參考時鐘輸入和獨立的參考時鐘輸出用于同步。
FlexDDS射頻發(fā)生器插槽的詳細特征:
DDS(直接數(shù)字合成)內(nèi)核以1GSps工作，內(nèi)置14位輸出數(shù)模轉(zhuǎn)換器
輸出頻率范圍0.3 MHz至400 MHz(正弦波)
32位頻率調(diào)諧字(分辨率0.23Hz)
16位相位偏移字(0.0055°分辨率)
動態(tài)范圍> 35dB的模擬振幅衰減器(延展電平輸入或電位計)
此外，數(shù)字輸出振幅分辨率為14位(線性標度)
輸出頻率衰減> 60dB的快速數(shù)字射頻開關(guān)(OSK)；允許線性斜降/升射頻輸出功率。
每次更新頻率+相位+振幅(每個信道)小于2μs
多達8個獨立可編程的頻率、相位和幅度曲線，可以更快地選擇/切換
線性相位、頻率和幅度掃描(見下文)
多達1024個字(32位)的內(nèi)部隨機存取存儲器，用于存儲和回放復雜的輸出序列
Max. 射頻輸出電平+10 dBm至50 ohm
用于監(jiān)控的獨立輔助射頻輸出(-5dBm至50 ohm)
連接到背板的FlexDDS射頻槽結(jié)構(gòu)(左)。OK =光耦合器，VVA =電壓可變衰減器
集成斜坡發(fā)生器的特點
FlexDDS集成了一個32位斜坡發(fā)生器，允許從定義的起點到定義的終點掃描頻率、相位或幅度。在斜坡之前、期間和之后，射頻輸出保持相位連續(xù)。
精確可選的起點和終點(頻率:0.23Hz分辨率)
可選斜坡步長(例如，頻率:0.23Hz分辨率)
可選斜坡速度(16位分辨率):每個斜坡步長4ns至260μs
獨立控制正斜率和負斜率的斜坡速度和步長
可配置的斜坡結(jié)束行為:
? 保持最終值(正常)
? 跳回起始值
? 改變方向，再次向后傾斜
可選外部斜坡保持輸入，用于暫時凍結(jié)斜坡發(fā)生器
可選外部斜坡方向輸入
可選附件:高速重新配置(PDCPU)
可選的是，固件附件允許更快地切換DDS參數(shù):附件由一個簡單的處理器(“**處理器”)組成，具有8192個字的隨機存取存儲器，所有這些都內(nèi)置在DDS插槽中的現(xiàn)場可編程門陣列中（FPGA）。處理器以31.25 MHz (1 GHz/32)運行，可以執(zhí)行以下命令:
通過并行數(shù)據(jù)總線寫入DDS內(nèi)核(頻率或相位，精度或幅度為16位，或“極性模式”，分別以8位分辨率設(shè)置相位和振幅)。
更改DDS配置文件(8個配置文件中的一個)。
改變DDS斜坡方向，保持DDS斜坡，打開/關(guān)閉DDS輸出(OSK)。
等候事件(觸發(fā)、輸入活動)。
等待一段時間(32 ns到2分鐘)。
更改DDS寄存器(例如，對斜坡發(fā)生器進行重新編程)
跳轉(zhuǎn)到內(nèi)存中的指Ding地址，并在那里繼續(xù)。
如果某個條件為真(外部輸入、斜坡狀態(tài))，條件跳轉(zhuǎn)允許實現(xiàn)循環(huán)。
每個命令都是單周期的。每條指令正好消耗一個字的內(nèi)存。下面是用這種模式生成的波形的屏幕截圖
FlexDDS輸出由高速重新配置（PDCPU附加組件）和一個DDS pro文件生成，不使用其他功能（無外部選通…）。通過“極性模式”指Ding的振幅和相位。優(yōu)秀個脈沖有180?, 第二個脈沖的振幅和頻率降低270?, 第三個脈沖是可能的最短脈沖。時間刻度：一個盒子為100 ns。
輸出功率與頻率的關(guān)系
使用頻譜分析儀測量輸出功率水平，同時將輸出頻率從300 kHz快速掃至400 MHz。觀察到的功率電平變化為1dB。
+10 dB的窄帶SFDR
當以10Hz分辨率測量時，主輸出頻率周圍的噪聲低于-70 dB。這相當于-80 dB /Hz的窄帶噪聲功率密度。
新的改進放大器設(shè)計具有低于-45dBc的二次和三次諧波，輸出功率z高可達+10dBm。輸出功率降低時，諧波更低。在大部分頻率范圍內(nèi)，寬帶無雜散動態(tài)范圍(SFDR)優(yōu)于-45dBc
10MHz、160MHz和360MHz輸出的寬帶無雜散動態(tài)范圍，輸出功率為+10dB。20dB輸入衰減器使顯示的功率電平比實際功率電平小20dB。
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