高速AWG全新DDS選項：生成多達20個正弦波！

一、前言

近期，我們為現有的AWG板卡推出了全新的固件升級選項，為AWG板卡帶來DDS模式。該功能允許一個生成器通道可以控制多達20個獨立的、且頻率高達400MHz的正弦波。這個新的固件選項，適用于靈活的16位AWG系列，該系列AWG最大采樣率可達1.25GS/s，帶寬能達到400MHz。

新升級選項允許用戶在每張AWG板卡上定義23個DDS核心，這些核心可以配置路由到不同硬件輸出通道上。每個DDS核心（或者說正弦波成分）可以分別設置頻率、幅度、相位、頻率斜率和幅度斜率。該功能可以幫助用戶通過AOD（光調制器）和AOM（聲光調制器）精確控制激光，而這正是量子實驗中所需的典型操作。有了這個全新升級項后，用戶只需使用簡單的命令即可實現需要的功能，而無需進行大量的數據數計算。同樣地，DDS輸出也可以與外部觸發事件同步，或者由具有6.4ns分辨率的可編程內置定時器進行觸發。

DDS的全稱是Direct Digital Synthesis（直接數字合成），是一種信號合成的方式，它參考單個固定頻率參考時鐘來產生任意周期的正弦波，該技術廣泛應用于各種信號生成應用中。德思特AWG上的DDS功能通過添加多個“DDS核心”，實現生成多載波（多音調）信號，每個載波都有自己的明確頻率、幅度和相位。因此，用戶可以通過調整每個核心的參數來實現精細的信號定制。

圖1：使用16個DDS核心輸出時的頻譜示例

二、在AWG中使用DDS技術的優勢

德思特的板卡式AWG可以編程切換正常模式（根據預編程序數據生成波形）和DDS模式（僅需幾個命令就能生成正弦波載波），具有極大的靈活性，DDS升級項幫助我們的AWG可以應用到更加廣泛的場景當中。

在DDS模式下，我們的AWG成為了多音調DDS的基礎平臺。內置的4GB內存和快速DMA傳輸模式使其能以每秒高達1000萬條命令的速度流式傳輸DDS指令！這種強大的功能使得用戶能夠使用簡單易用的DDS命令實現自定義斜率（例如S型）以及多種調制類型（如FM和AM）。這樣高度的靈活性讓復雜信號的生成變得直觀且高效。

三、DDS在量子實驗中的應用

多年來，德思特的AWG已經在全球多個開創性的量子研究實驗中得到了成功應用。自2021年起，我們成為了德國聯邦教育和科研部（BMBF）資助項目“量子技術-從基礎研究到市場”的一部分，并隸屬于Rymax One聯盟，該聯盟的目標是構建一個量子優化器。DDS選項的研發正是源于聯盟伙伴和其他世界各地研究機構的需求反饋。

德思特的AWG因其靈活性和快速流模式而被廣泛應用，它能直接從GPU傳輸數據到AWG，從而實現從PC直接控制量子位。這種方式提供了對生成波形的全面控制，但缺點是需要大量的計算，這可能會減慢關鍵決策過程。相比之下，多音調DDS的功能則更加靈活，它可以大幅減少數據傳輸量，同時保持完整的控制。幾乎量子研究所需的各種關鍵功能都可以由DDS選項提供。用戶只需一個命令，就可以生成內在動態線性斜率函數，實現頻率和幅度極其平滑的變化。

圖2：在DDS模式下，只需要幾個命令就能實現例如生成正弦波（橙色模塊）、提升頻率（藍色模塊）以及減小幅度（綠色模塊）等功能

四、DDS技術在各領域中控制波形

在許多測試系統中，產生并精確控制波形至關重要。DDS選項為用戶提供了一種簡單且可編程的方式來生成一系列正弦波、實現頻率掃描或產生各種頻率和形狀的精細參考。實際上，需要快速頻率切換和精細頻率調諧的應用非常廣泛，它們分布在工業、醫療、成像系統、網絡分析，甚至通信技術中。在這些技術中，數據經常通過載波上的相位或頻率調制進行編碼。

五、DDS選項的可用性

DDS選項目前已適配的AWG包括TS-M4i.66系列PCIe板卡、TS-M4x.66系列PXIe模塊、便攜式LXI/以太網TS-DN2.66系列設備和桌面級多通道LXI/以太網TS-DN6.66產品。只需進行固件更新，所有之前購買的66系列產品都能裝上新版本的固件。相關編程可以通過隨交付提供的現成驅動SDK完成，如Python、C++、MATLAB、LabVIEW等語言都有示例可供使用。

圖3：已適配的AWG產品系列

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高速AWG全新DDS選項助力更廣泛的產品應用和更直觀高效的信號生成，實現精確控制波形。歡迎隨時聯系德思特，咨詢和購買該升級選項！

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審核編輯 黃宇