UHF-BOX Boxcar 平均器

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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 配备一个 PWA。

UHF-BOX 主要特点

  • 2 个Boxcar 单元
  • 600 MHz 重复率
  • 基线抑制
  • 零采集死时间
  • 2 个周期性波形分析仪 (PWA)
  • 含 512 行的谐波分析仪
  • 图形设置 Boxcar 和基线窗口

UHF-BOX 升级和兼容性

  • 选件可现场升级
  • 与所有其他 UHF 选件兼容

UHF-BOX 资源

UHF-BOX 应用

  • 脉冲激光光谱
  • 太赫兹光谱
  • 异步光学采样 (ASOPS)
  • 同步加速器辐射实验
  • 电子泵浦探测实验
  • 脉冲雷达
  • 荧光衰减分析
  • 飞行时间质谱
  • 超导体磁场穿越

UHF-BOX 功能图解

同步检波小占空比的信号

Boxcar 平均器通过仅删除时域中相关的部分,恢复小占空比的信号。

实际信号存在时的平均时间与仅噪声存在时的时间比率最低可达 10-9。即使在非极端的例子中,很明显的是,最佳的信噪比也无法仅通过平均所有样本而实现,而只可以通过有效地拒绝所有噪声源而实现。此类实验的主要部分是处理周期性固定的极其规律重复的信号,而瑞士苏黎世仪器 (Zurich Instruments) 的 Boxcar 平均器正是一款同步检波工具。它不是基于逐点触发的提取,而是使用内部或外部参考频率,将测量值转移到实际实验参考的框架中。对于锁相检波,Boxcar 平均同步检波会拒绝未连接到有用频率的所有信号分量。

周期波形分析仪

为方便设置选通和基线窗口,周期波形分析仪 (PWA) 以图形方式显示信号平均值,使用光标即可以选取重要的信号部分。PWA 按 450 MHz 的采样率运行,根据参考振荡器的相位将每个输入样本与 1024 个可用区间之一关联。一个或多个周期可根据相位或时间显示。信号 FFT 表明所有谐波分量均存在于信号中 — 多谐波分析仪。通过该工具,用户可以立即推断出在单个谐波中信号功率是多少,并使用锁相解调器提取最多 8 个这样的单个分量。

基线抑制

Boxcar 求平均值包含两个步骤。第一步,计算出测量窗口内所有样本的平均值。第二步,通过用户可调节的振荡周期数目计算这些结果的平均值。基线抑制允许使用相同信号提取原则定义第二个相同大小的窗口,从而将结果从测量窗口结果中去掉。这样即使信号偏置更改,也可以获得恒定信号。另外,当把参考频率调谐到实验频率一半时,可以去除含有开、关信息类型的信号,如在泵浦探测实验中。

多通道 Boxcar

多通道 Boxcar也支持双时基实验。该实验适用的设置包括脉冲激光经历较慢的物理实验调制过程。多通道操作将快速脉冲的测量结果根据慢频率与时间区间关联。得出的结果是双时基的去卷积时间序列。异步光学采样 (ASOPS) 即是此类实验的典型例子,此实验将两个稍微失谐的重复激光源用在了泵浦探测实验中。Boxcar 首先提取低占空比的信号,接着 PWA 根据两个激光器的相对相位关联结果,再显示 Boxcar 结果。

了解更多 UHF-BOX 产品特色以及其与基于模拟信号处理的老式 Boxcar 型号之间的不同进行讨论。

 

UHF-BOX 规格

老式 Boxcar 平均器特点
信号输入 2
Boxcar 平均器 2
信号输入带宽 直流 - 600 MHz
1.5 ns 上升时间 (20% - 80%)
重复率 外部触发器:100 Hz 至 600 MHz
内部触发器:1 Hz 至 600 MHz
基线抑制:<450 MHz
采集死时间 0(重复率 < 450 MHz)
1.6 ns(重复率 > 450 MHz)
输入灵敏度范围 10 mV 至 1.5 V 1
Boxcar 增益 1,000,000 V/V 1
输入噪声 4 nV/√Hz,与处于全带宽的 100 µV 相符
积分器选通时间 556 ps 至 9.3 ms2, 3
积分器选通延迟 360 度全范围,极高分辨率
Boxcar 平均长度 1 至 1 M 平均积分器结果
Boxcar 输出 每平均长度 1 至 512 个更新,多达 2.5 MS/s
数字 Boxcar 特点
输入采样 12 位,1.8 GSa/s
周期波形分析仪 2
周期波形分析仪的数据区间 1024
多通道 Boxcar 的数据区间 1024
谐波分析仪,同时测量的谐波频率 512
高级操作模式 基线抑制
完整微差测量
多通道 Boxcar

1 传统规格,旨在与老式 Boxcar 对比
2 取决于重复率的规格,仅合理的组合会提供有用的结果
3 该性能的条件是 600 MHz 模拟输入滤波器

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