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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
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
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锁相操作模式 |
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内部参考模式 |
单相和双相锁相 |
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外部参考模式 |
单相和双相锁相 |
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自动参考模式 |
单相和双相锁相 |
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三谐波频率模式 |
单基波频率和 3 个谐波频率（同时） |
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多谐波频率模式 |
单基波频率和 7 个谐波频率（同时），需要 |
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任意频率模式 |
8 个频率，需要 |
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UHF 信号输入 |
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频率范围 |
直流DC - 600 MHz |
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输入阻抗 |
50 Ω 或 1 MΩ || 18 pF |
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输入电压噪声 |
4 nV/√Hz 大于 100 kHz |
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动态储备 |
100 dB |
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输入范围 (AC+DC) |
±3.5 V |
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输入全范围灵敏度 |
1 nV 至 1.5 V |
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A/D 转换 |
12 位，1.8 GSa/s |
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UHF 信号输出 |
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频率范围 |
直流DC - 600 MHz |
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输出范围 |
±150 mV, ±1.5 V（高阻抗负载） |
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D/A 转换 |
14 位，1.8 GSa/s |
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参考及纳秒触发 |
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频率范围 |
10 Hz - 600 MHz（外部参考） |
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连接器 |
2 双向，2 输出，2 输入 |
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参考频率分辨率 |
6 µHz |
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参考相位角分辨率 |
1.0 µ° |
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解调器 |
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频率范围 |
1 mHz - 600 MHz |
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解调器数目 |
8 双相 |
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LAN 输出采样率 |
2 MSa/s（所有解调器总计），64 位满范围 |
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USB 输出采样率 |
100 kSa/s（所有解调器总计），64 位满范围 |
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辅助输出采样率 |
28 MSa/s（每个辅助输出），16 位 |
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滤波器时间常数 |
30 ns - 76 s |
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滤波器带宽 |
80 µHz - 5 MHz |
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滤波器斜率 |
6、12、18、24、30、36、42、48 dB/Oct |
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示波器 |
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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） |
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显示模式 |
时域，频域 (FFT) |
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显示通道数 |
1，2 需要 |
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触发通道 |
输入信号，输出信号，振荡器相位，数字I/O |
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触发模式 |
升降沿 |
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采样率 |
28 kSa/s 到 1.8GSa/s |
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垂直分辨率 |
12位 |
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最大记录长度 |
64 kSa; 128 MSa, 需要 |
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带宽限制模式，提高垂直分辨率 |
样本抽取， 平均 |
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光标计算 |
位置，区间，波形，峰值，追踪，直方图 |
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频谱分析仪 |
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中心频率范围 |
直流DC到600 MHz |
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频谱模式 |
FFT(X+iY), FFT(R), FFT(Θ), FFT(f) and FFT((dΘ/dt)/2π) |
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统计选项 |
幅值，光谱密度，功率 |
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平均模式 |
无，指数移动平均值 |
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每个频谱的最大采样长度 |
8.4 MSa |
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最大跨度 |
800 kHz |
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窗函数 |
Rectangular, Hann, Hamming, Blackman Harris |
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光标计算 |
位置，区间，波形，峰值，追踪，直方图 |
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参数扫描仪 |
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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） |
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参数扫描范围 |
全程，线性和对数 |
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参数扫描分辨率 |
任意，起止点和扫描点数 |
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显示参数 |
解调器输出（X，Y，R，Θ，f），辅助输入 |
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显示选项 |
单幅图，双幅图（例如波特图），多迹线 |
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统计选项 |
幅值，光谱密度，功率 |
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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 |
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辅助信号 |
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高速输出 |
4 通道，±10 V，R，Theta，X，Y 或用户定义 |
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D/A 转换器 |
16 位，28 MSa/s |
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D/A 模拟带宽 |
7 MHz |
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高速输入 |
2 通道，±10 V |
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A/D 转换器 |
16 位，400 kSa/s |
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A/D 模拟带宽 |
100 kHz |
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通讯及其他 |
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主机连接 |
LAN / 以太网，1 Gbit/s |
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前置放大器控制总线 |
2 ZCtrl（RJ45 连接器）专有外围接口 |
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数字 I/O |
32 位，50 MHz，一般用途 |
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时钟 |
10 MHz，输入和输出，超高稳定性恒温晶体振荡器 (OCXO) |
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常规 |
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尺寸 |
45 x 35 x 10 cm |
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重量 |
6.4 kg |
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电源 |
100-240 V (&plusm;10%), 50/60 Hz |
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操作温度 |
+5 °C 至 +40 °C |
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操作环境 |
IEC61010, 室内, 安装等级 II, 污染等级 2 |
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海拔 |
2000米 |
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信号连接器 |
前板为 BNC，后板为 SMA |
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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
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。
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