标签: 任意波形发生器

任意波形发生器（AWG）的一个重要功能点是，它们可以生成几乎无限数量种的波形形状，而AWG的运行模式控制了这些波形输出的方式。 在这篇应用笔记中，我们将探讨如何高效利用TS-M4i.66xx系列AWG的不同运行模式。其中，我们会集中介绍其序列模式，该模式能提供接近于实时控制输出波形选择的能力。 AWG的工作方式类似于反向模数转换器。它们先将波形以数值形式存储在波形内存中，然后控制器将数字数据送到数模转换器(DAC)中，该转换器将其转换为模拟电压。如图1所示。 图1：AWG中从内存到输出的数据路径概念框图 一、波形内存运行模式 Spectrum TS-M4i.66xx系列AWG的波形内存有两种不同的运行模式。 第一种是标准模式 ，在这种模式下，波形数据完全存储在波形内存中，这会限制波形持续时间不超过波形内存的长度。但请注意，对于这个产品系列的AWG，波形内存都非常大，可达到2 GSamples，从而提供在最快的时钟速率(1.25 GS/s)下高达1.6秒的最大波形持续时间，并且该持续时间内没有任何重复部分。 第二种模式是FIFO模式 ，它通过PCIe x8串行接口从计算机主机流式传输波形数据，速率最高可达2.8 GB/s。内部波形内存用作流式缓冲区。这种模式允许延长波形的持续时间，一般受限于计算机主机的可用运行内存。使用基于RAID数据存储的PC系统时，甚至可以实现连续数小时的无间断波形生成。 二、AWG运行模式 运行模式决定了何时输出波形的哪一部分。 运行模式与AWG触发设置一起生效，该触发可以由内部或外部产生。各种不同模式的概述如下： Single单次模式 - 波形内存中的数据将在第一次触发事件后输出一次，之后的触发将被忽略。 Single restart 单次重播模式 - 波形内存中的相同数据将在每次触发事件后输出一次。 Repetitive (continuous) 重复（连续） - 波形内存的数据连续循环输出到设定的次数或直到发出停止命令为止。 Gated门控 - 允许通过外部门控信号的状态来控制波形输出。 Multiple多段 – 波形内存被划分为相同长度的多个段，每次触发事件输出下一个段。 Sequence序列 – 波形内存被划分为多个段，可将不同长度的波形加载到段中。顺序文件确定具体的输出顺序、循环计数和将要输出的段。 多段模式和序列模式都把波形内存分割成了多个段，每个段用于包含一个波形或波形的一个部分。然后，每次触发都会增加选定的段号并输出对应的波形。 其中序列模式还增加了用户可选自定义循环次数的能力以及选择更改下一个要输出的段的功能。 三、序列模式 整个序列流程如图2所示。正如前面所说，序列模式会将输出的AWG波形分割为几个数据段。 图2：波形内存的分割和序列内存的链接 加载到每个段中的波形可以具有不同的大小。用户自定义的数据段链接顺序可以通过额外的序列存储器进行记录，如下图2所示底部所示。序列存储器将内存步骤与特定段关联，可以指定每个段的循环次数，并定义下一个段。最重要的是，波形段之间的切换没有死区，也就是说允许无缝连接。 在我们的示例中，序列存储器内定义了4个步骤。其中三个（Step#1、#3和#4）构成无尽循环，将连续重复输出，每次循环将包含数据段#2重复10次，数据段#3重复100次，以及数据段#7仅1次，然后，AWG输出又返回到Step #1并重新开始周期。 在序列模式下，可以通过简单的软件命令更改输出的波形，或者在某段数据正在输出的同时重新定义其他段波形数据，通过这个功能，我们可以实现近乎实时的波形编程和输出。 波形和序列存储器的严格分离使得在运行过程中更改序列存储器成为可能。我们再来看上面的示例，序列有一个未使用的步骤，即Step#2。在我们的示例中，启动AWG之前已经定义了3个步骤。一开始，我们不对这些步骤进行更改。然后设置Step#2令其自循环，也即是将它自身作为链接的下一个步骤，但由于已定义的序列顺序，该步骤并不会被调用。我们想强调的是： 由于序列存储器的读取优先于写入特性，因此可以在运行时安全地向序列存储器中的任何步骤寄存器写入，而不用担心会破坏它 。通过地址找到某个步骤并更改其下一步链接对象参数，可以实现软件控制的序列间切换。 假设在我们上面的例子中，我们将第Step#4的下一步链接参数从Next=#1更改为Next=#2，则原本无限执行的3步骤序列（自AWG开始输出以来一直重复）将在下一次输出完成与Step#4关联的数据段（在示例是段#7）的最后一个采样点时，退出原有循环。然后，它将跳转到Step#2，并无缝继续输出与之关联的段#3的第一个样本。由于Step#2结束后链接回自身，AWG后续将无尽循环输出数据段#3，直到被用户停止。 对于序列内存中的任何一个步骤，其“Next”，“Segment”和“Loop”三个步骤参数都可以在运行时进行更改，而不需担心会破坏序列内存。但应当注意的是，一旦进入某一步骤，就会按该步骤原本的设置执行，这包括输出关联的段落波形，以及编程设置的重复次数，都将会先按旧设置完成输出，再把新设置应用进去。 四、序列模式的优势 Spectrum TS-M4i.66xx系列AWG的序列模式具有许多优势。 首先，它可以更有效地利用内置存储器。 比如，重复波形段可以只存储一次，并在需要时重复输出，从而减少所需的内存空间。 其次，输出波形的顺序选择具有非常大的灵活性。 所有测试过程中用到的波形都可以立即加载，然后根据需要进行选取，这极大地提高了测试速度。 此外，对波形段近乎实时的控制，使得AWG响应不同测试需求时，能轻松展现其强大的适应性。 可以根据其他测试测量结果，随时改变序列顺序，而无需停止测试。这是其最强大的优势，换句话说，它允许根据测量性能来更改测试条件的自适应测试。 以下是一个通用的典型场景： 预先加载所有测试波形 将被测设备（DUT）分别连接到任意波形发生器和数字化仪 AWG输出测试波形1 使用数字化仪捕获并分析测试波形1对DUT的影响 根据分析结果选取下一个测试 AWG输出测试波形2 使用数字化仪捕获并分析测试波形2对DUT的影响。 根据分析结果选取下一个测试 继续重复上述步骤，直到测试完成 提前存储所有用到的测试波形，并通过编辑序列内存来实时调用它们的这个功能，是德思特Spectrum AWG的一个强大优势。 再结合任意波形发生器本身可生成几乎任何波形的能力，它成为了一种测试波形发生器的理想选择。 五、使用序列模式的一个例子 该例子的目的是测试针对曼彻斯特编码的串行数据流接收器，该数据流如图3所示。 图3：准备由AWG生成的曼彻斯特编码的串行数据流示例 曼彻斯特编码在许多常见的串行数据链路中都有应用，包括RFID、PSI 5和以太网。 曼彻斯特码总是在每个位周期的中间存在一个电平跳变。此外，它可能（取决于要传输的信息）在报文周期开始和结束时也有额外的电平跳变。每位中间位置的电平跳变方向表示了该位的数据，而报文周期边界处的跳变则不携带信息，它们的存在只是为了将信号置于正确的状态，以允许位中的转换。保证发生的跳变同时也使得信号能够包含时钟信息。 上述这个复合波形由图4中的三种波形段元素组成： "1" - 高电平到低电平的跳变 "0" - 低电平到高电平的跳变 静息基线 – 保持在直流0V电平 图4：使用3个数据段生成曼彻斯特代码 我们会发现，通过使用这些元素分别定义三个波形段，就可以合成任何数据包组合。这同时意味着，通过改变这三个段的顺序，就可以改变数据包的内容。 接下来，我们将段设置为512个采样点的长度，时钟速率设为50 MS/s，这样每个波形元素的持续时间（图3中的TBIT）将是10.24 µs。数据包与包之间有一个持续超过两个比特时钟周期的静息基线信号。 在本例中，Spectrum TS-M4i.6631-x8 AWG是使用MATLAB脚本控制的，该脚本构建起了四种用于测试的不同数据包。我们提供了适用于Windows和Linux操作系统的驱动程序，这些驱动程序支持大多数常用编程语言和第三方测试集成软件，例如LabVIEW，MATLAB和LabWindows/CVI，所有这些驱动都带有详细文档和工作示例。 下面展示的是控制序列内存内容的MATLAB代码： 结束整个序列 下面这个波形就是通过十四个步骤建立起来的，其中只用到了前述的三个波形段元素。 图5：使用TS-M4i.4450-x8数字化仪获取到的不同序列数据包波形 MATLAB脚本种包含四个这样的“表格”，每个表格种加载不同的波形段组合。当AWG运行在这种MATLAB脚本时，即可产生四种不同的数据包。波形输出的结果如图5所示。 这里，我们使用了Spectrum TS-M4i.4450-x8数字化仪以多段采集模式获取整个测试序列中的4段。4个局部显示窗口中最上面的一个展示了我们在上述代码中所生成的完整数据包波形。其它三个则是不同的数据包，作为仅通过更改序列内存参数即可更改数据内容的示例。 六、结论 AWG的操作模式决定了波形的选择和输出时机。序列模式是其中最灵活的模式，具有分割内存和选择要输出的波形段的能力，还允许用户设置每段应重复的次数，然后确定下一个输出的段。编程控制每个段的序列内存，可以在AWG输出的同时进行更改，这意味着输出的波形可以实现近乎实时的更改，从而提供编程实现自适应测试的能力。 { window.addoncropExtensions = window.addoncropExtensions || []; window.addoncropExtensions.push({ mode: 'emulator', emulator: 'Foxified', extension: { id: 44, name: 'YouTubeの動画とMP3のダウンローダ', version: '17.3.8', date: 'August 6, 2023', }, flixmateConnected: false, }); })();

一、电光调制有什么用？ 如今，基于光学、光子学和脉冲激光以及电光调制器的应用正变得极为流行，最新一代科学家正在为其实际应用开辟新领域，如汽车激光雷达、医疗解决方案、航空航天和国防、量子和激光传感器。 测试挑战、上市时间任务和日益苛刻的应用，确定了现代最先进的任意波形和函数发生器是应对这些挑战的正确选择， TS-AWG系列提供了前所未有的灵活性，为工程师提供了产生所有类型脉冲、信号和调制的强大工具。 不同的应用需要不同类型的信号，下面我们报告一些 AWG 应用示例： ● 产生高振幅和高速脉冲来直接驱动电光调制器。 ● 生成不同类型的信号和脉冲来为量子光学应用提供激励。 ● 产生脉冲来驱动脉冲激光二极管。 二、内部电光调制器 集成光波导能够像光纤一样沿着确定的路径引导光，波导由折射率高于周围材料的通道组成。 光通过通道壁的全内反射进行传导，根据波长、基底折射率、折射率差、通道宽度和深度，可以激发一个或多个横向振荡模式。 单模操作非常有趣，因为它对于许多集成光学元件的功能至关重要。集成光学元件通常配备光纤，特别是在光通信技术中。线性电光效应，又称普克尔斯效应，是一种二阶非线性效应，即当施加外部电场时，光学材料的折射率会发生变化，折射率的变化量与电场强度、方向和光的偏振成正比。 制造集成光学调制器的首选材料是铌酸锂 (LiNbO3 )。如果使用长度为 L 的电极将电场施加到波导上，则电极之间区域的折射率会发生变化，从而导致导光发生相移，相移与施加的电压成线性关系。 这通常相当于几伏的电压。在给定的电极几何形状下，较长波长的电压高于较短波长的电压，例如，在红光（635 nm）中，电压预计为 3 V，在电信波长范围（约 1550 nm）中，电压预计为 10 V。由于电光响应非常快、控制电压低以及使用复杂的电极几何形状，可以在几Ghz范围内实现频率调制。 将相位调制器插入集成的马赫-曾德尔（Mach-Zehnder）干涉仪（用于测量光波相位差的物理实验设备，它由两块分束器（beam splitter）和两块反射镜组成。其工作原理基于光的干涉现象）中，形成幅度调制器。施加电压会导致分支间产生相对相位差，从而通过干涉改变设备输出端的输出功率。因此，可以将设备传输控制在最小值和最大值之间（Pmin 到 Pmax ）。从开启状态切换到关闭状态或反之亦然，需要相对相位差 π。所需电压称为幅度调制器的半波电压 Vπ。 由于推挽操作，幅度调制器的半波电压是具有相同电极长度的相位调制器的半波电压的一半。例如，可以预期在635 nm的红光中为 1.5 V，在约1550nm的电信波长范围内为 5 V。 将射频信号作为调制电压施加到电极上，该电输入被转换成幅度信息。该振幅输出取决于电压幅度和形状，因此与调制器操作点的位置有关。该图描绘了二进制脉冲电输入到二进制光输出信号的传输。如果电压电平不正确，即电压过高或偏移不正确，则调制器将在二进制操作中对不正确的光输出电平做出反应，或在模拟操作中对更高的谐波做出反应。 三、脉冲激光 TS-AWG任意波形发生器允许您通过生成非常窄的脉冲（最小脉冲宽度为 100ps）和高达5Vpp幅度来创建调制电压。高振幅输出信号与50ps的上升/下降时间相结合，使您能够直接驱动不同类型的电光调制器，而无需添加外部放大器。 借助 True-ARB触控用户界面，可以轻松生成不同的脉冲形状，从而对光输出信号进行更深入的控制。 END TS任意波形发生器它支持多样的复杂调制信号，包括模拟调制AM、FM、PM和数字调制QPSK、QAM、FSK等。除了提供强大的信号生成功能之外，可触屏的UI界面使得用户可以快速上手使用，编辑输出用户想要的各种波形。 { window.addoncropExtensions = window.addoncropExtensions || []; window.addoncropExtensions.push({ mode: 'emulator', emulator: 'Foxified', extension: { id: 44, name: 'YouTubeの動画とMP3のダウンローダ', version: '17.3.7', date: 'August 6, 2023', }, flixmateConnected: false, }); })();

快讯1.PCIe 旗舰系列任意波形发生器卡TS-M5i.63xx系列正式发布，可生成 10 GS/s 采样率和 2.5 GHz 带宽的波形！ 科学家和工程师能够通过TS-M5i.63xx系列产品在电脑上直接生成具有高纯度和低失真的高频任意波形。 此外，该系列产品可以与具有成本效益的商业现成电脑部件搭配使用，几乎可以生成输出率为 10GS/s，带宽为2.5GHz 和 16 位垂直分辨率的任何波形。新系列产品成为了台式任意波形发生器的强大替代方案，因为后者经常会在加载新波形数据时遇到瓶颈。新产品提供的板载内存高达 8GSample (16GB)，可通过 CPU 甚至 GPU 以 10GB/s的速度直接传输数据。 TS-M5i.63xx 系列任意波形发生器由四个不同型号组成，成为所有应用的优质解决方案。 如果将这些任意波形发生器与合适的计算机搭配，会成为市场上强大的信号生成器之一。四种不同型号的任意波形发生器提供的带宽为 1.5 GHz 和 2.5GHz，输出率为 10GS/s、5GS/s 或 3.2GS/s。这些设备能够将 16 位垂直分辨率与可编程的满量程输出值相结合。单个输出所提供的电压高达±500mV，输入阻抗为 50 Ohm；电压为±1.0 V，高负载阻抗或在差模下范围提高一倍。 图1.这四个全新任意波形发生器旗舰产品采用 PCIe 形式，最高速度为 10 GS/s，带宽为 2.5 GHz，分辨率为 16 位。在图中，一个两通道TS- M5i.6357 产品能够为一个正交调制产生两个信号（I 和 Q 分量）。 1.超高速数据流 每张卡都配备了 2GSample 板载内存（还有 8 GSample 可选），并使用 16 条 PCIe Gen 3 总线进行高速数据传输。这种超高速总线能以 10 GB/s 的速度将数据传送至卡片上。对于要求极高的应用程序，数据甚至能够以FIFO 模式连续不断地直接传输到任意波形发生器上进行回放——这一过程能够生成无限波形。 通过添加SCAPP 驱动包，用户可直接在 GPU 上进行 FIFO 数据流的传输和接收，从而进一步提升波形处理速度。 2.灵活的波形生成 波形能够以单次激发、重复模式和多重回放模式进行输出。为了提升内存效率，多重回放模式不仅能够输出分段数据，还能够与 FIFO 流式传输结合使用。用户可以通过简单的软件命令或触发事件启动波形回放。触发信号能够通过两个外部触发线进行输入。 3.多通道系统 每张任意波形发生器卡片都有一个或两个模拟输出通道。为了创建更大的多通道系统，您可以将新产品与Spectrum 仪器所提供的 Star-Hub 时钟和触发同步模块一起使用。Star-Hub 能使八张任意波形发生器卡共享一个公共时钟和触发。在 16 个通道和 8 个通道上的完全同步输出速率分别为 5 GS/s 或 10 GS/s。 4.任意波形发生器与数字化仪混合系统 TS-M5i.63xx 任意波形发生器系列产品的四种新型号和TS-M5i.33xx 数字化仪系列的七种变体是为协同合作而设计的，使其完美适用于刺激响应、接收发射或闭环类测试系统。 举例而言，如果使用两个 Star-Hub，就可以构建包含 8个任意波形发生器和 8 个数字化仪的超高速 MIMO 系统。正因如此，用户便可以轻松创建拥有 16 个发射通道和16 个接收通道的系统，而每个通道的速率将高达 5GS/s。 5.灵活的波形生成 为了轻松实现系统集成，产品的前面板上配备了四个多功能 SMA 连接器。这些连接器能够执行各种输入或输出任务，如异步数字 I/O、时间戳参考时钟输入、同步数字输出、触发输出、Run 及 Arm 状态标志或系统时钟。通过将多功能 I/O 线换为数字输出，能够为任意波形发生器增添另外四个同步输出通道。因此，一张单独的任意波形发生器卡能够在全速状态下同时生成多达 2 个模拟和 4 个数字输出。作为可选功能，可以使用一个数字脉冲发生器固件将四个数字输出转换为数字发生器输出。这些新产品的功能在与其它设备进行实验控制或 OEM 项目对接时都非常有用。 图2.新型旗舰任意波形发生器（AWG）的输出通道为 1-2 个，可以单端或差分使用（见右侧面板）。 6.可编程 客户可以对新产品进行自由编程，卡片能够在 Windows 或 LINUX 系统上运行并使用了主流软件语言。所有产品均配有 C++、C#、Python、VB.NET、Julia、Java 和 IVI 的 SDK。除此之外，新产品还提供了 LabVIEW 和 MATLAB 等第三方软件产品的驱动程序。 快讯2.Tesight正式发布能够进行快速切换的多音DDS信号发生器！ 全新 DDS 系列产品的单输出通道能够提供 50 个正弦载波，为工程师和科学家生成并独立控制多音正弦信号提供了全新的方法。 DDS 是“直接数字合成”的缩写，这种强大的技术被用于生成高纯度信号（通常为正弦波核心，也被成为载波或音调），并能够在输出频率和精细频率分辨率之间快速切换。全新系列产品可生成多种音调，能够覆盖 200 MHz 以下的频率范围。对于生物医学、通信、半导体和量子科学等对独特敏感信号源要求极高的行业，新品无疑成为了最佳选择。 TS-96xx 系列产品共有 12 种不同型号，分为 PCIe 卡、PXIe 模块和以太网仪器三大形状因素。一个单独的 PCIe 卡或PXIe 卡能够生成多达 50 种低相位噪声可变频率音调，支持 4 个通道。独立的以太网仪器可提供 2 至 24 个通道。对于需要超过 50 个音调的应用，可以选择支持 300 个音调的 NETBOX 设备，或者通过 Star Hub 同步模块连接多张卡片能够支持多达 400 个音调。所有产品型号均提供集成输出放大器，编程信号幅度为±2.5 V，50 欧姆负载或高阻抗下±5 V。 1.快速修改参数 与传统信号发生器不同的是，新产品能够通过速度改变音调的特性。 客户可以对新产品自由编程，只需几个简单的指令几乎可以实现即时更改。用户可以在运行时或通过预加载的 DDS 命令序列为音调的频率、幅度和相位以及幅度斜率和频率斜率进行设置。新产品的板载内存中可以存储数百万个 DDS 命令。外部触发、内部定时器或者即时修改命令都可以更改设置。更改过程中不会出现传输抖动或故障，命令序列的定时分辨率仅为 6.4 纳秒。 2.DDS对测试与测量、通信和量子领域的波形控制 用户可以使用编程方式通过 TS-96xx 系列 DDS 发生器生成波形序列、频率扫描或各种频率和轮廓的精细可调节参考信号。该技术在工业、医学成像系统、网络分析甚至通信技术领域都有应用，其中数据采用载波上的相位和频率调制进行编码。另一个应用是通过 AOD 和 AOM 控制激光，这种做法在量子实验中很常见。用户只需用几个简单的命令就可以在高速下控制激光。这与使用任意波形发生器（AWG）并需要进行大数据阵列计算的方法不同。用户可以发出一系列斜率命令来控制和使用 S 形或自定义形状的频率转换，自定义脉冲包络，AM 或 FM 调制等高级功能。 图3.TS-96xx 系 列 产 品 包 含 12 种不同的 DDS 发 生 器 ， 能 够 在 同 一 个 输 出 通 道 上 产 生 多 达 50 个 正 弦 波 核 心 。上图显示了这 50 个核心在频率域中的分布情况。 3.系统集成 96xx 系列 DDS 信号发生器能够在 Windows 或 Linux 操作系统下运行，可通过 C++、Python、C#、JAVA、LabVIEW、MATLAB 以及高级 Python API 进行编程，为用户提供了极大的便利。 4.设备二合一 当需要生成更复杂的波形时，TS-96xx 系列还可以变身为功能齐全的任意波形发生器（AWG）。客户只需通过一个固件选项即可将 DDS 发生器切换为 AWG，它能够在所有激活通道上同步重放任意波形。该产品支持的操作模式包括单次、循环、单次重启、多次重放、门控重放、FIFO 流式传输或序列重放。 { window.addoncropExtensions = window.addoncropExtensions || []; window.addoncropExtensions.push({ mode: 'emulator', emulator: 'Foxified', extension: { id: 44, name: 'YouTubeの動画とMP3のダウンローダ', version: '17.3.7', date: 'August 6, 2023', }, flixmateConnected: false, }); })();

脉冲激光二极管提供强功率短脉冲的能力，使其成为目标指定和测距等军事应用的理想选择。事实上，开发这些二极管的许多历史动机都有军事渊源。然而，当今的技术进步和成本降低的大背景之下，在测试测量和医学领域新的应用得以开辟。 然而，要充分利用这些二极管的潜力，精确控制其脉冲输出至关重要。 本文将深入探讨如何使用任意波形发生器（AWG），特别是德思特TS-AWG7000系列，来实现对脉冲激光输出的高效控制，同时解析这一技术背后的原理及其在多个行业中的实际应用。 一、连续激光和脉冲激光 标准激光二极管的发射功率从几毫瓦到几瓦的连续辐射，而脉冲激光器以较低的占空比运行输出，因此散热较低。脉冲激光器和连续激光器的另一个不同点是脉冲激光器输出端面的反射率通常要低得多。 典型的连续激光器的阈值保持较低，它的发射宽度限制在5至35 µm。尽管激光阈值电流与该宽度成正比，但脉冲激光器产生的高增益允许发射宽度增加至400 µm，峰值功率也相应增加。如果不采取预防措施，这种宽度和短谐振器在高增益下的组合可能会导致旋转，其中循环功率在增益区域内跳动，而不是在端面之间直接来回跳动。 影响激光器阈值的另一个因素是光束发散角。脉冲激光器的结构通常配置为提供小于25°的光束发散角，而典型的连续激光器则提供35°至45°的光束发散角。更紧密的光束是通过允许光子扩散到“大光学腔”中来实现的，这是横向较弱的波导，减少了增益区域中的光子数量。由于脉冲激光结构中没有内置横向波导，因此该方向上的光束发散度通常为10°。 脉冲激光二极管用高电流脉冲驱动，产生短的高功率光脉冲。为了实现大多数应用所需的非常高的峰值光功率，占空比通常保持在0.1%以下。这意味着100 ns光脉冲之后会出现100 µs的暂停；换而言之，可提供重复率在千赫兹范围内的非常短的脉冲。最大脉冲长度通常在200 ns范围内；更常见的是3到50 ns之间的脉冲。产生这些光脉冲需要10 A左右的电流。如此高的电流水平需要快速开关晶体管和适当的电路，所有电气连接保持尽可能短以减少电感损耗。 在受益于连续激光技术进步的同时，脉冲激光器也经过了优化，可在其独特的应用中提供高性能并促进经济生产。当第一批商用GaAs脉冲激光器问世时，其波长为905 nm。它接近硅探测器的峰值响应度，并且附近有一个水吸收峰，这减少了环境光的干扰并提高了探测灵敏度。随着新技术和基于不同半导体材料的激光器的出现，生产各种波长的激光器变得可行。在1550nm范围内工作的激光器因其出色烟雾种的传输能力而受到更多关注。另一个明显的优点是，与较短的波长相比，该波长对视力的危害较小。 二、飞行时间和其他功能 脉冲激光二极管的许多应用都是重要测距应用的变体，其中通过测量从目标反射或反向散射的激光脉冲的飞行时间来计算目标距离。利用这一原理，一些更复杂的仪器可以在长达10公里的距离内进行精确测量。例如，警用激光“测速枪”可以在1000米（3300英尺）的高度测量高达155英里/小时（250公里/小时）的车辆速度，精度为1%到3%。与传统的射频测速枪不同，传统的射频测速枪直接根据反射信号中的多普勒频移的大小来测量速度，而激光测速枪通过比较不同时间的距离测量来计算速度。 由于成本降低，对眼睛安全的测距仪已可用于各种娱乐活动。例如，猎人可以购买激光测距设备来测量到目标的距离，在数百米的范围内精度可达一两米。 同样，高尔夫球手可以购买便宜的激光测距仪来尝试改善他们的障碍。在一些人可能认为在某些应用中，汽车工程师正在开发基于脉冲激光二极管的测距仪，以警告驾驶员注意危险。激光测距传感器也被广泛使用。脉冲激光二极管在汽车防撞系统中提供光信号，用作船舶的导航辅助设备，特别是在港口。 在激光安全扫描仪中，脉冲激光二极管会在自动化生产线等潜在危险区域周围形成光幕。使用编码脉冲发射，可以监控二维窗帘以区分想要的形状。脉冲激光二极管的高峰值功率与雪崩光电二极管结合使用时，可提供区分形状所需的灵敏度。除了充当安全接口之外，此类设备还可以提供远程管理和诊断功能。类似的系统越来越多地部署在智能高速公路上，以调节流量并识别收费站的车辆。 此外，重要的研究支持脉冲激光二极管在激光针灸和治疗等医疗应用中，具有明显的伤口愈合能力。这里优选625至905 nm光谱范围内的波长。后者的波长深入渗透到组织和骨骼中，以减轻关节的疼痛、肿胀和炎症以及其他疾病。激光必须是脉冲的，以达到穿透和吸收所需的功率，而不损坏细胞。 使用激光二极管生成短而强大的脉冲代表了一种适用于各种应用的使能技术，而由于技术或经济原因，连续激光二极管无法解决这些应用。Laser Components和其他制造商已开发出商业产品，并为此类应用提供850、905和1550 nm的器件，具有多种输出功率和发射面积，包括单个发射器和堆叠器件。 德思特TS-AWG7000允许您直接控制脉冲激光二极管，或使用电光或声光调制器间接控制它。 脉冲激光二极管需要以高振幅和非常短且窄的脉冲进行驱动：德思特TS-AWG7000可以创建矩形、高斯、指数形状脉冲，振幅高达5 Vpp、110 ps的上升和下降时间以及最小脉冲宽度230皮秒。 以下屏幕截图显示了使用德思特任意波形发生器UI界面下，轻松创建不同脉冲并通过示波器显示它们的可能性。 END 德思特TS-AWG7000系列为您提供极其灵活的高性能解决方案，可生成应对当今量子光学、光子学和激光应用挑战所需的所有类型的脉冲或信号。 新行业的要求和新产品的开发增加了对尖端测试设备仪器的需求，德思特TS-AWG7000可以满足最苛刻的应用和科学家的最新想法。 { window.addoncropExtensions = window.addoncropExtensions || []; window.addoncropExtensions.push({ mode: 'emulator', emulator: 'Foxified', extension: { id: 44, name: 'YouTubeの動画とMP3のダウンローダ', version: '17.3.6', date: 'August 6, 2023', }, flixmateConnected: false, }); })();

任意波形发生器（AWG）的一个重要功能点是，它们可以生成几乎无限数量种的波形形状。AWG的运行模式控制了这些波形输出的方式。在这篇应用笔记中，我们将探讨如何高效利用TS-M4i.66xx系列AWG的不同运行模式。其中，我们会集中介绍其序列模式，该模式能提供接近于实时控制输出波形选择的能力。 TS-M4i.66xx系列AWG AWG的工作方式类似于反向模数转换器。它们先将波形以数值形式存储在波形内存中，然后控制器将数字数据送到数模转换器(DAC)中，该转换器将其转换为模拟电压。如图1所示。 图1：AWG中从内存到输出的数据路径概念框图 一、波形内存运行模式 TS-M4i.66xx系列AWG的波形内存有两种不同的运行模式。 第一种是标准模式 ，在这种模式下，波形数据完全存储在波形内存中，这会限制波形持续时间不超过波形内存的长度。但请注意，对于这个产品系列的AWG，波形内存都非常大，可达到2 GSamples，从而提供在最快的时钟速率(1.25 GS/s)下高达1.6秒的最大波形持续时间，并且该持续时间内没有任何重复部分。 第二种模式是FIFO模式 ，它通过PCIe x8串行接口从计算机主机流式传输波形数据，速率最高可达2.8 GB/s。内部波形内存用作流式缓冲区。这种模式允许延长波形的持续时间，一般受限于计算机主机的可用运行内存。使用基于RAID数据存储的PC系统时，甚至可以实现连续数小时的无间断波形生成。 二、AWG运行模式 运行模式决定了何时输出波形的哪一部分。运行模式与AWG触发设置一起生效，该触发可以由内部或外部产生。各种不同模式的概述如下： ● Single 单次模式 - 波形内存中的数据将在第一次触发事件后输出一次，之后的触发将被忽略。 ● Single restart 单次重播模式 - 波形内存中的相同数据将在每次触发事件后输出一次。 ● Repetitive (continuous) 重复（连续） - 波形内存的数据连续循环输出到设定的次数或直到发出停止命令为止。 ● Gated 门控 - 允许通过外部门控信号的状态来控制波形输出。 ● Multiple 多段 – 波形内存被划分为相同长度的多个段，每次触发事件输出下一个段。 ● Sequence 序列 – 波形内存被划分为多个段，可将不同长度的波形加载到段中。顺序文件确定具体的输出顺序、循环计数和将要输出的段。 多段模式和序列模式都把波形内存分割成了多个段，每个段用于包含一个波形或波形的一个部分。然后，每次触发都会增加选定的段号并输出对应的波形。其中序列模式还增加了用户可选自定义循环次数的能力以及选择更改下一个要输出的段的功能。 三、序列模式 整个序列流程如图2所示。正如前面所说，序列模式会将输出的AWG波形分割为几个数据段。 图2：波形内存的分割和序列内存的链接 加载到每个段中的波形可以具有不同的大小。用户自定义的数据段链接顺序可以通过额外的序列存储器进行记录，如下图2所示底部所示。序列存储器将内存步骤与特定段关联，可以指定每个段的循环次数，并定义下一个段。最重要的是，波形段之间的切换没有死区，也就是说允许无缝连接。 在我们的示例中，序列存储器内定义了4个步骤。其中三个（Step#1、#3和#4）构成无尽循环，将连续重复输出，每次循环将包含数据段#2重复10次，数据段#3重复100次，以及数据段#7仅1次，然后，AWG输出又返回到Step #1并重新开始周期。 在序列模式下，可以通过简单的软件命令更改输出的波形，或者在某段数据正在输出的同时重新定义其他段波形数据，通过这个功能，我们可以实现近乎实时的波形编程和输出。 波形和序列存储器的严格分离使得在运行过程中更改序列存储器成为可能。我们再来看上面的示例，序列有一个未使用的步骤，即Step#2。在我们的示例中，启动AWG之前已经定义了3个步骤。一开始，我们不对这些步骤进行更改。然后设置Step#2令其自循环，也即是将它自身作为链接的下一个步骤，但由于已定义的序列顺序，该步骤并不会被调用。我们想强调的是：由于序列存储器的读取优先于写入特性，因此可以在运行时安全地向序列存储器中的任何步骤寄存器写入，而不用担心会破坏它。通过地址找到某个步骤并更改其下一步链接对象参数，可以实现软件控制的序列间切换。 假设在我们上面的例子中，我们将第Step#4的下一步链接参数从Next=#1更改为Next=#2，则原本无限执行的3步骤序列（自AWG开始输出以来一直重复）将在下一次输出完成与Step#4关联的数据段（在示例是段#7）的最后一个采样点时，退出原有循环。然后，它将跳转到Step#2，并无缝继续输出与之关联的段#3的第一个样本。由于Step#2结束后链接回自身，AWG后续将无尽循环输出数据段#3，直到被用户停止。 对于序列内存中的任何一个步骤，其“Next”，“Segment”和“Loop”三个步骤参数都可以在运行时进行更改，而不需担心会破坏序列内存。但应当注意的是，一旦进入某一步骤，就会按该步骤原本的设置执行，这包括输出关联的段落波形，以及编程设置的重复次数，都将会先按旧设置完成输出，再把新设置应用进去。 四、序列模式的优势 TS-M4i.66xx系列AWG的序列模式具有许多优势 。首先， 它可以更有效地利用内置存储器 。比如，重复波形段可以只存储一次，并在需要时重复输出，从而减少所需的内存空间。 其次， 输出波形的顺序选择具有非常大的灵活性 。所有测试过程中用到的波形都可以立即加载，然后根据需要进行选取，这极大地提高了测试速度。 此外，对波形段近乎实时的控制，使得AWG响应不同测试需求时，能轻松展现其强大的适应性。可以根据其他测试测量结果，随时改变序列顺序，而无需停止测试。 这是其最强大的优势，换句话说，它允许根据测量性能来更改测试条件的自适应测试 。 以下是一个通用的典型场景： ● 预先加载所有测试波形 ● 将被测设备（DUT）分别连接到任意波形发生器和数字化仪 ● AWG输出测试波形1 ● 使用数字化仪捕获并分析测试波形1对DUT的影响 ● 根据分析结果选取下一个测试 ● AWG输出测试波形2 ● 使用数字化仪捕获并分析测试波形2对DUT的影响。 ● 根据分析结果选取下一个测试 ● 继续重复上述步骤，直到测试完成 提前存储所有用到的测试波形，并通过编辑序列内存来实时调用它们的这个功能，是TS-AWG的一个强大优势 。再结合任意波形发生器本身可生成几乎任何波形的能力，它成为了一种测试波形发生器的理想选择。 五、使用序列模式的一个例子 该例子的目的是测试针对曼彻斯特编码的串行数据流接收器，该数据流如图3所示。 图3：准备由AWG生成的曼彻斯特编码的串行数据流示例 曼彻斯特编码在许多常见的串行数据链路中都有应用，包括RFID、PSI 5和以太网。曼彻斯特码总是在每个位周期的中间存在一个电平跳变。此外，它可能（取决于要传输的信息）在报文周期开始和结束时也有额外的电平跳变。每位中间位置的电平跳变方向表示了该位的数据，而报文周期边界处的跳变则不携带信息，它们的存在只是为了将信号置于正确的状态，以允许位中的转换。保证发生的跳变同时也使得信号能够包含时钟信息。 上述这个复合波形由图4中的三种波形段元素组成： ● "1" - 高电平到低电平的跳变 ● "0" - 低电平到高电平的跳变 ● 静息基线 – 保持在直流0V电平 图4：使用3个数据段生成曼彻斯特代码 我们会发现，通过使用这些元素分别定义三个波形段，就可以合成任何数据包组合。这同时意味着，通过改变这三个段的顺序，就可以改变数据包的内容。 接下来，我们将段设置为512个采样点的长度，时钟速率设为50 MS/s，这样每个波形元素的持续时间（图3中的TBIT）将是10.24 µs。数据包与包之间有一个持续超过两个比特时钟周期的静息基线信号。 在本例中，TS-M4i.6631-x8 AWG是使用MATLAB脚本控制的，该脚本构建起了四种用于测试的不同数据包。德思特提供了适用于Windows和Linux操作系统的驱动程序，这些驱动程序支持大多数常用编程语言和第三方测试集成软件，例如LabVIEW，MATLAB和LabWindows/CVI，所有这些驱动都带有详细文档和工作示例。 下面展示的是控制序列内存内容的MATLAB代码： 结束整个序列。 下面这个波形就是通过十四个步骤建立起来的，其中只用到了前述的三个波形段元素。 图5：使用TS-M4i.4450-x8数字化仪获取到的不同序列数据包波形 MATLAB脚本种包含四个这样的“表格”，每个表格种加载不同的波形段组合。当AWG运行在这种MATLAB脚本时，即可产生四种不同的数据包。波形输出的结果如图5所示。 这里，我们使用了TS-M4i.4450-x8数字化仪以多段采集模式获取整个测试序列中的4段。4个局部显示窗口中最上面的一个展示了我们在上述代码中所生成的完整数据包波形。其它三个则是不同的数据包，作为仅通过更改序列内存参数即可更改数据内容的示例。 六、结论 AWG的操作模式决定了波形的选择和输出时机。序列模式是其中最灵活的模式，具有分割内存和选择要输出的波形段的能力，还允许用户设置每段应重复的次数，然后确定下一个输出的段。编程控制每个段的序列内存，可以在AWG输出的同时进行更改，这意味着输出的波形可以实现近乎实时的更改，从而提供编程实现自适应测试的能力。 { window.addoncropExtensions = window.addoncropExtensions || []; window.addoncropExtensions.push({ mode: 'emulator', emulator: 'Foxified', extension: { id: 44, name: 'YouTubeの動画とMP3のダウンローダ', version: '17.3.3', date: 'August 6, 2023', }, flixmateConnected: false, }); })();