Spectrum Instrumentation ha rilasciato una nuova opzione firmware per la sua gamma di generatori di forme d'onda arbitrarie (AWG) a 16 bit con frequenze di campionamento fino a 1,25 GS/s e larghezze di banda fino a 400 MHz.

La nuova opzione consente di definire 23 "core DDS" per scheda AWG, che permettono di creare onde sinusoidali sincronizzate indipendentemente programmabili per frequenza, ampiezza, fase, velocità di variazione di frequenza e velocità di variazione di ampiezza.

Ciò consente, ad esempio, di controllare i laser tramite AOD e AOM, come spesso si usa negli esperimenti quantistici, con pochi semplici comandi, invece di effettuare calcoli su grandi matrici di dati. L'uscita DDS può essere sincronizzata con eventi di trigger esterni o con un timer programmabile con risoluzione di 6,4 ns.

Esempio di DDS con 16 onde sinusoidali sovrapposte su un canale di uscita del generatore AWG e analisi FFTLa sintesi digitale diretta, o DDS (Direct Digital Synthesis) è un metodo per generare onde sinusoidali periodiche arbitrarie da un singolo clock di riferimento a frequenza fissa. È una tecnica ampiamente utilizzata in diverse applicazioni di generazione di segnali. La funzionalità DDS implementata sugli AWG di Spectrum Instrumentation si basa sul principio dell'aggiunta di più "nuclei DDS" per generare un segnale a più portanti (multitono) con ciascuna portante dotata di frequenza, ampiezza e fase ben definite.

Grazie alla possibilità di passare dalla modalità AWG normale (che genera forme d'onda a partire da dati pre-programmati) alla modalità DDS (che richiede solo pochi comandi per generare portanti sinusoidali), i generatori AWG Spectrum sono degli strumenti estremamente versatili che possono essere adattati a quasi tutte le applicazioni.

In modalità DDS, il generatore di forme d'onda arbitrarie funge da base per il DDS multitono. La memoria incorporata di 4 GByte e la modalità di trasferimento DMA veloce consentono lo streaming di comandi DDS a una velocità di ben 10 milioni di comandi al secondo. Questa capacità unica offre la flessibilità di eseguire variazioni delle caratteristiche con pendenze definite dall'utente (ad esempio, a forma di s) e vari tipi di modulazione (ad esempio, FM e AM) con comandi DDS semplici e facili da usare.

Il DDS negli esperimenti quantistici

Da anni gli AWG Spectrum vengono utilizzati con successo in diversi in esperimenti pionieristici di ricerca quantistica. Dal 2021, Spectrum Instrumentation fa parte del programma di finanziamento del BMBF (Ministero federale tedesco dell'istruzione e della ricerca) "Tecnologie quantistiche - dalla ricerca di base al mercato" come parte del consorzio Rymax One. L'obiettivo di questo consorzio è la costruzione di un ottimizzatore quantistico. Lo sviluppo dell'opzione DDS si è basato sul feedback dei partner del consorzio e di altri istituti di ricerca in tutto il mondo.

La flessibilità e la rapida modalità di streaming dei genertatori di forme d'onda arbitrarie di Spectrum, che consente anche lo streaming di dati direttamente da una GPU, permette di controllare i Qubit direttamente da un PC.

Sebbene l'utilizzo di un AWG in questo modo offra il pieno controllo delle forme d'onda generate, lo svantaggio è che devono essere calcolate enormi quantità di dati. Questo rallenta il ciclo decisionale critico. Al contrario, l'utilizzo della versatile funzionalità DDS multitono riduce notevolmente la quantità di dati da trasferire, pur mantenendo il pieno controllo.

Comandi del generatore AWG in modalità DDS: definizione onda (blocco arancione), accelerazione frequenza (blocco blu) e riduzione ampiezza (blocco verde).Tutte le funzionalità chiave necessarie per la ricerca quantistica sono integrate. Con un solo comando, gli utenti possono applicare le funzioni di pendenza lineare dinamica intrinseche per produrre variazioni estremamente uniformi di frequenza e ampiezza.

In molti tipi di sistemi di test è importante produrre e controllare prontamente forme d'onda accurate. L'opzione DDS offre agli utenti un modo semplice e programmabile per produrre treni di forme d'onda, sweep di frequenza o riferimenti finemente sintonizzabili di varie frequenze e profili.

Le applicazioni che richiedono la commutazione rapida della frequenza e la regolazione fine della frequenza offerte dalle tecnologia DDS sono molto diffuse. Si possono trovare nei sistemi industriali, medici e di imaging, nell'analisi di rete e persino nella tecnologia delle comunicazioni, dove i dati vengono codificati utilizzando la modulazione di fase e di frequenza su una portante.

L'opzione DDS è ora disponibile per l'intera gamma di schede PCIe M4i.66xx, moduli PXIe M4x.66xx, unità LXI/Ethernet DN2.66x portatili e prodotti LXI/Ethernet DN6.66xx desktop multicanale. Con un semplice aggiornamento del firmware, tutti i prodotti della serie 66xx acquistati in precedenza possono essere dotati della nuova opzione firmware. La programmazione può essere effettuata utilizzando i driver SDK esistenti, inclusi nella fornitura. Sono disponibili esempi per Python, C++, MATLAB, LabVIEW e molti altri. L'opzione è disponibile da subito.