Erzeugt bis zu 20 Sinuswellen
Multi-Tone-DDS-Option für ultraschnelle AWGs
Spectrum Instrumentation stellt eine neue Firmware-Option für alle 16-bit-Arbiträr-Generatoren (AWGs) mit 1,25 GSamples/s vor, mit der sich für jede der bis zu 20 DDS-Sinuswellen Frequenz, Amplitude, Phase und Rampe sehr einfach mit wenigen Kommandos programmieren lassen.
Mit der neuen Option können 23 DDS-Kerne pro AWG-Karte programmiert werden, die dann auf die Hardware-Ausgänge verteilt werden können (maximal 20 Kerne auf einem Ausgang). Frequenz, Amplitude, Phase, Frequenzrampe und Amplitudenrampe jedes DDS-Kerns lassen sich auf einfache Weise programmieren. So sind z.B. nur wenige Befehle nötig, um die Laser (via AODs und AOMs) in Quantenexperimenten zu steuern, statt große Datenmengen für die Steuersignale berechnen zu müssen. Die DDS-Ausgabe kann mit externen Triggerereignissen oder durch einen programmierbaren Timer mit einer Auflösung von 6,4 ns synchronisiert werden.
Wie das funktioniert und welche Vorteile sich daraus ergeben erklärt Spectrum Instrumentation in einem anschaulichen Video (ca. 5 Minuten):
Jobangebote+ passend zum Thema
DDS – Direct Digital Synthesis – ist eine Methode zur Erzeugung arbiträrer periodischer Sinuswellen aus einem einzigen Referenztakt mit fester Frequenz. Es handelt sich um eine weit verbreitete Technik der Signalerzeugung, die in vielen verschiedenen Anwendungen benötigt wird. Die neue DDS-Funktion, die für alle schnellen AWGs von Spectrum Instrumentation verfügbar ist, erzeugt aus mehreren DDS-Kernen ein Mehrträgersignal (Mehrtonsignal), wobei jeder Träger seine eigene genau definierte Frequenz, Amplitude und Phase hat.
Die Vorteile bei der Verwendung von DDS
Mit der Möglichkeit, zwischen dem normalen AWG-Modus (der Signalformen aus vorprogrammierten Daten generiert) und dem DDS-Modus (der nur wenige Befehle zur Erzeugung von Sinuswellen benötigt) umzuschalten, sind die Spectrum AWGs extrem vielseitig und können für fast jede Anwendung genutzt werden. Der interne 4-GB-Speicher pro AWG-Karte und die schnelle DMA-Übertragung ermöglichen das Streamen von DDS-Befehlen mit einer Geschwindigkeit von bis zu 10 Millionen Befehlen pro Sekunde! Diese einzigartige Fähigkeit macht es möglich, benutzerdefinierte Rampen (z.B. S-förmig) sowie verschiedene Modulationsarten (z.B. FM und AM) mit einfachen, benutzerfreundlichen DDS-Befehlen auszuführen.
DDS in Quantenexperimenten
Seit Jahren werden die verschiedenen AWGs von Spectrum Instrumentation weltweit in führenden Quantenexperimenten eingesetzt. Seit 2021 ist Spectrum Teil des Rymax One-Konsortiums, das im Rahmen des Förderprogramms „Quantentechnologien – von den Grundlagen bis zum Markt“ vom Bundesministerium für Bildung und Forschung gefördert wird. Das Ziel dieses Konsortiums ist der Bau eines Quantenoptimierers. Die Entwicklung der DDS-Option basiert auf dem Feedback der Konsortialpartner und anderer Forschungsinstitute weltweit.
Durch die Flexibilität und den schnellen Streaming-Modus (der auch das Datenstreaming direkt von einer GPU ermöglicht), ist es mit den AWGs von Spectrum möglich, einzelne Atome - die Qubits - direkt von einem PC aus zu steuern. Die große Flexibilität dieses Ansatzes hat aber den Nachteil, dass große Datenmengen berechnet werden müssen. Dies verlangsamt die kritische Entscheidungsschleife. Im Gegensatz dazu wird mit der neuen DDS-Option die zu übertragende Datenmenge extrem reduziert, bei weiterhin voller Kontrolle über die einzelnen Qubits. Alle für die Quantenforschung erforderlichen Funktionen sind integriert. Mit nur einem einzigen Befehl können dynamische, lineare Rampen erzeugt werden, für extrem präzise und feine Änderungen von Frequenzen und Amplituden.
Weitere Anwendungsbereiche für DDS
Bei vielen Arten von Prüfsystemen ist es wichtig, exakte Signalformen zu erzeugen und diese so einfach wie möglich zu steuern. Die DDS-Option bietet Benutzern eine simple Möglichkeit, viele Signalformen und deren zeitliche Abfolge sowie Frequenzänderungen aller Art als auch fein abstimmbare Referenzfrequenzen und -profile zu erzeugen. Anwendungen, die schnelle Frequenzumschaltung und Feinabstimmung der Frequenzen erfordern, sind weit verbreitet. Man findet sie in industriellen, medizinischen und bildgebenden Systemen, in der Netzwerkanalyse oder auch in der Kommunikations- und Satellitentechnik, wo Daten mittels Phasen- und Frequenzmodulation auf einem Träger kodiert werden.
Verfügbarkeit der DDS-Option
Die DDS-Option ist ab sofort für 23 verschiedene AWG-Produkte von Spectrum Instrumentation erhältlich. Dazu gehören PCIe-Karten (M4i.66xx), PXIe-Module (M4x.66xx), tragbare LXI/Ethernet-Einheiten (DN2.66x) und Desktop-LXI/Ethernet-Geräte (DN6.66x). Durch ein einfaches Firmware-Update können alle bereits ausgelieferten Produkte der 66xx-Serie mit der neuen DDS-Option ausgestattet werden. Die Programmierung erfolgt über die vorhandenen Treiber-SDKs, die im Lieferumfang enthalten sind, wie Python, C++, MATLAB, LabVIEW und viele weitere.
Lesen Sie mehr zum Thema
