簡介

Moku:Pro是一個基于FPGA所開發(fā)的測試測量儀器平臺。用戶可以將不同的數(shù)字信號處理模塊，如示波器、波形發(fā)生器、鎖相放大器等儀器，部署到同一個硬件平臺上，實現(xiàn)不同的測試測量功能。在最新版本的Moku:Pro中，我們創(chuàng)新性地使用了Xilinx的Partial Reconfiguration技術(shù)，在FPGA層面上構(gòu)造了四個虛擬插槽。用戶可以將四個不同的測試測量儀器部署到任意插槽中并可以進(jìn)行動態(tài)連接和切換。每個插槽配備兩個獨立輸入與輸出接口。用戶可以選擇將任意模擬輸入(ADC)或輸出(DAC)連接到插槽的輸入輸出接口上。同時，儀器插槽之間也可以通過FPGA內(nèi)部高達(dá)30 Gb/s 的數(shù)字信號通路進(jìn)行信號的交換，實現(xiàn)儀器之間高速、低延時、無損的連接。通過多儀器并行功能，我們可以對Moku:Pro的運行模式進(jìn)行高度定制化的設(shè)置，通過組合不同的儀器與算法實現(xiàn)在不同應(yīng)用場景下的高效測量。在這些不同的場景中，包括了部署使用多個鎖相放大器對一個或多個信號源進(jìn)行多頻率解調(diào)。

鎖相放大器通過混頻的原理，可以對輸入信號中某個特定頻率的信號進(jìn)行針對性的放大。通過雙相位解調(diào)器，可以實時測量信號的振幅與相位。然而，在某些特定應(yīng)用場景中，我們可能需要同時檢測一個輸入信號在不同頻率或諧波上的變化。比如，通過觀測偶數(shù)次諧波與奇數(shù)次諧波的占比可以判斷信號的不對稱性，通過高次諧波來觀察并分離非線性響應(yīng)等。通過多儀器并行模式，用戶可以最多將四個鎖相放大器放入Moku:Pro的儀器插槽中，并對單一或多個輸入源在不同的頻率同時進(jìn)行解調(diào)。解調(diào)的信號可通過儀器的模擬輸出接口輸出給其它儀器，也可通過內(nèi)置的示波器進(jìn)行觀察。下面，我們通過一個示例來向大家展示使用鎖相放大器與多儀器并行模式進(jìn)行多頻率解調(diào)。

儀器設(shè)置

在這個示例中，我們將部署三個鎖相放大器，對模擬輸入1的信號輸入的信號在1 MHz，2 MHz以及3 MHz進(jìn)行解調(diào)，并將解調(diào)得到的振幅通過模擬輸出1-3進(jìn)行輸出。輸出4則用于輸出本機(jī)振蕩器信號，對被測儀器進(jìn)行激發(fā)/調(diào)制。同時，我們將在第四個儀器插槽中部署一個示波器，對1 MHz，2 MHz的解調(diào)結(jié)果進(jìn)行實時監(jiān)測。

1. 首先，我們連接Moku:Pro，在儀器選擇頁面選擇并進(jìn)入多儀器并行模式。

2. 我們將在插槽1-3中部署鎖相放大器，并在插槽4中部署示波器。我們將模擬輸入1的信號連接到每個鎖相放大器的輸入A當(dāng)中，并將鎖相1-3的輸出A分辨鏈接給模擬輸出1-3上。然后，我們將鎖相1與鎖相2的輸出A連接到數(shù)據(jù)總線(Bus)1與2上。下一步，我們將鎖相1的輸出B連接到輸出4上，用于輸出1 MHz的本機(jī)振蕩器信號。最后，我們將兩條數(shù)據(jù)總線連接到示波器的輸入A與輸入B中，用于觀測1 MHz與2 MHz的解調(diào)結(jié)果。點擊運行部署儀器。

3. 下一步，我們需要分別設(shè)置每個鎖相放大器。點擊每個儀器圖標(biāo)下方的箭頭對儀器進(jìn)行設(shè)置。將本機(jī)振蕩器源設(shè)置為“內(nèi)部”以使用內(nèi)部解調(diào)模式。之后，將每個鎖相放大器的本機(jī)振蕩器頻率分別設(shè)置為1 MHz，2 MHz，3 MHz。在鎖相放大器1中，確認(rèn)輔助輸出為本機(jī)振蕩器，以用來通過模擬輸出4驅(qū)動被測儀器。設(shè)置所需要的低通濾波器帶寬與增益，并將測量模式設(shè)置為極坐標(biāo)。最后，我們點擊“輸出 A”與“輸出 B”的標(biāo)志開啟鎖相放大器的輸出。

上述設(shè)置完成后，我們就可以通過儀器插槽4中的示波器，或模擬輸出來觀測輸入信號在1 MHz、2 MHz、以及3 MHz的振幅。

場景拓展

Moku:Pro多儀器并行模式擁有極強(qiáng)的靈活性，除了我們剛剛展示的場景，我們也可以通過改變輸入輸出的連接及儀器部署的種類來實現(xiàn)更多樣化、定制化的鎖相測量。比如，我們可以通過四個鎖相模塊對四個不同的模擬輸入信號進(jìn)行同頻解調(diào)，或?qū)蓚€輸入信號分別進(jìn)行雙頻解調(diào)(下圖所示)。

結(jié)合PID，Moku:Pro的鎖相放大器也可用于對多組激光進(jìn)行閉環(huán)控制。

在之后的更新中我們也會提供更多可部署的儀器模塊以應(yīng)對更多的使用場景。

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審核編輯：湯梓紅