HDAWG-PC リアルタイム事前補償
主な機能
- 現場での調整が可能なリアルタイム波形処理
- ハイパス補正
- ８つの指数フィルターによるオーバーシュート / アンダーシュート補正
- 反射と定在波のバウンス補正
- 畳み込み長 30 ns のプログラム可能なFIRフィルター
- 事前補償シミュレータ
- 遅延計算
- AWG シーケンス命令によるフィルターリセット
説明
HDAWG-PC の典型的な使用例は、サンプルが極低温環境にある実験です。
これらの実験では、AWG からサンプルへの配線は、細心の注意を払って設計されていても、いくつかのタイプの信号歪みを引き起こします。
適切に構成されたプリコンペンセーションフィルターは、以下が存在する場合でも優れたパフォーマンスをシステムに提供します。
- バイアス T および DC ブロックのハイパスフィルターによって引き起こされる信号の垂下
- チップボンドおよび平面回路設計のスプリアス容量に起因するオーバーシュート
- スプリアスインダクタンスに起因するアンダーシュート
- インピーダンス不整合による反射と定在波
- アンプのリンギング
HDAWG-PC はリアルタイムで動作し、波形メモリを消費することなく、秒単位の長い信号でも補正を生成します。リアルタイムの事前補正は、高速フィードバックによる量子誤差補正に使用されるような、動的に生成されたパターンで複数のパルスにわたる履歴効果を追跡する唯一の方法です。
すべてのフィルターパラメーターは、被試験デバイスでの歪んだ信号のステップ応答測定に基づいて最適化できます。LabOne Precompensation Simulator を使用すると、シミュレートされた AWG 出力、このフィルターが補正する理論上の信号形状、およびユーザーがアップロードしたデバイスでの測定信号を直接比較できます。ユーザーは線形フィルターを個別に処理し、最大のフィルターから適切に構造化された方法で信号の不完全性を順次除去できます。各フィルターについて、シミュレータを使用して測定信号とシミュレーションを一致させ、この方法で見つかったフィルターパラメーターをワンクリックでハードウェアに転送します。後続の測定で微調整が必要であることが示された場合、これは、測定された信号を観察しながら、その場でチューニングすることにより迅速に達成され、クリーンで長方形のステップ応答になります。これにより、すべての信号形状に適用できる最適化されたフィルターが作成されます。ユーザーは LabOne AWG Sequencer で作業を進め、デバイスの信号が設計された波形と正確に一致することを確信できます。
ハイパス補償
ハイパス補償は、微調整可能な時定数を備えた無限インパルス応答（IIR）フィルターであり、信号を経時的に積分するため、AC カップリングの効果が反転します。入力信号の平均がゼロ以外の場合にオーバーフローを回避するには、パルス列間の AWG シーケンサからハイパス補正をリセットします。事前補償された信号は時間とともに直線的に増加し、最終的にAWG出力電圧によって制限されるため、達成可能な方形パルスのステップ高さと最大パルス幅の間にはトレードオフがあります。
指数補償
指数補償は、指数関数的に減衰する複数の項を信号のステップに追加します。最大８つのステージを使用できるため、ユーザーは回路内の複数のスプリアスインダクタンスとキャパシタンスを補正できます。指数補正は、ステップ高さの約 10% 未満のオーバーシュートとアンダーシュートに最適です。この場合、指数項の合計は、そのような欠陥の正確な一般モデルです。
バウンス補正
バウンス補正は、入力信号の遅延コピーをそれ自体に追加し、前後の反射を効果的に補正して、周波数領域で干渉縞を発生させたり、時間領域で遅延ステップを発生させます。使用可能な遅延範囲は、RG58 ケーブルで最大約 10 m の定在波寸法に対応しています。
有限インパルス応答（FIR）補償
1 ナノ秒までの最短時定数の場合、完全に構成可能な有限インパルス応答（FIR）フィルターにより、ユーザーは信号のステップエッジを微調整して、サブパーセントレベルまでの最小整定時間を実現できます。HDAWG の帯域幅と一致する帯域幅を持つ増幅器は、ナノ秒の時間スケールでリンギングを示す場合があり、一般的な使用例です。FIR フィルターは、セットアップに複数の定在波が存在する場合のバウンス補正の拡張としても機能します。FIR フィルターは、より高度な最適化ワークフローは犠牲にはなりますが、他のフィルターと比較して優れた柔軟性とパフォーマンスを提供します。これは、LabOne API を使用して構成されます。チューニングルーチンは通常、LabVIEW、MATLAB、または Python で利用可能な FIR モデルを測定されたステップ応答に適用し、数値最適化を実行して、矩形のターゲット信号からの偏差を最小限に抑えます。
仕様
| 事前補償ユニットの数 | AWGチャネルごとに１つ（HDAWGモデルに応じて合計 4 または 8） |
|---|---|
| ユニットごとの補正フィルタ | 1x ハイパス、8x 指数、1x バウンス、1x FIR |
| ハイパス補正フィルタタイプ | IIR、構成可能な時定数 |
| ハイパス補正時定数範囲 | 100 ns から 1 ms |
| 指数補正フィルタタイプ | IIR、構成可能な時定数と振幅 |
| 指数補正時定数範囲 | 15 ns ～ 1 ms（利用可能な範囲は振幅設定に依存します） |
| バウンス補正フィルタタイプ | FIR、設定可能な遅延と振幅 |
| バウンス補正遅延範囲 | 0 から 100 ns |
| バウンス補正遅延分解能 | １サンプル期間（2.4 GSa / s で 417 ps） |
| バウンス補償振幅範囲 | -1 から +1（無次元） |
| FIRフィルタタイプ | 因果的 FIR フィルタ、72 係数（2.4 GSa / sで30 ns に対応）、 最初の 8 係数は自由に構成可能、残りの 64 係数はペアワイズ |
| FIRフィルタ係数の範囲 | -4 ～ +4（無次元） |
| FIRフィルタ係数の解像度 | 18 ビット |
| 事前補償シミュレータの表示オプション | フォワードフィルタ、逆フィルタ、非補償ステップ応答、 CSV ファイルアップロードからの測定データ |
アプリケーション
- 量子コンピューティング
- 超伝導キュビットのための磁束バイアスパルス
- スピンキュービットのゲート電圧パルス
- 電子常磁性共鳴（EPR）
- 核磁気共鳴（NMR）
- レーダとライダ
- 半導体試験
機能図
アップグレードと互換性
- 現場でアップグレード可能なオプション
- 他のすべての HDAWG オプションとの互換性