この要約と Q+A は、次のタイトルのウェビナーを補完します。 FPGAベースの計測機器による自由空間光通信、 2年2024月XNUMX日にPhysics Worldと共催します。ライブで参加できなかった方は、 オンデマンド アクセスのために今すぐ登録してくださいウェビナーの概要に加え、参加者から寄せられた質問の中からいくつかを選び、以下に詳細な回答を掲載します。
ウェビナーの概要
このプレゼンテーションでは、自由空間光通信（FSO）の概要、利点、課題、重要な測定技術について説明しました。FPGAベースのMokuプラットフォームと、Mokuを含む再構成可能なテストおよび測定機器スイートを紹介しました。 波形発生器, ロックインアンプ, タイム&周波数アナライザ、光通信開発への合理化されたアプローチを提供します。ライブデモンストレーションでは、これらの機器を同時に展開しました。 マルチインストゥルメントモード次に、デジタル データのシーケンスを生成し、振幅シフト キーイング (ASK) とパルス位置変調 (PPM) という 2 つの異なる方法で搬送波にエンコードしました。最後に、Moku ロックイン アンプと時間および周波数アナライザーを使用して波形を検出し、デコードしました。
聴衆からの質問
Moku ロジック アナライザ/パターン ジェネレータを使用して、異なる電圧レベルをどのようにプログラムしますか?
ウェビナーのデモでは、無限に繰り返される4つの個別の電圧レベルのパターンを生成し、それを搬送波にエンコードしました。Mokuは ロジックアナライザ/パターンジェネレーター 楽器は、単体で操作するか、マルチ楽器モードで使用しているか、また使用するハードウェアによって動作が大きく異なります。 Moku:Pro デバイスであるロジックアナライザは、4 つの物理入力ポートと外部トリガーポートを使用し、5 ビットの数値のみをデコードできます。ただし、マルチインストゥルメントモードで使用すると、ロジックアナライザは他の Moku インストゥルメントから 16 ビット符号付き整数を送受信できます。パターンジェネレータ機能にアクセスするには、図 1 に示すように、Moku ロジックアナライザの右下隅にあるパルス記号をクリックします。ここから、ビットの値を変更してシーケンスをプログラムできます。ビット 0 から 14 は出力電圧の大きさを制御し（ビット 0 が最も小さく、ビット 14 が最も大きい）、ビット 15 は符号を制御します。これにより、出力電圧を -5 V から +5 V にスケーリングできます。詳細については、こちらをご覧ください。 ビデオ Moku:Pro でパターン ジェネレータを使用してシーケンスを作成する方法を説明します。
図 1: パターン ジェネレーター機能にアクセスするには、Moku Logic Analyzer 機器の右下隅にあるパルス シンボルをクリックします。
Phasemeter 機器は、入力に PLL を備えたロックイン アンプだけですか?
モク 位相計 (NAIST) と ロックインアンプ 位相計とロックインアンプは、入力信号に対してデュアルフェーズ復調を実行して位相と振幅情報を決定できるという点で類似しています。しかし、いくつかの重要な違いがあります。位相計は、入力信号を検出してロックオンするために、位相同期ループ（PLL）に依存しています。LO信号は、固定周波数発振器ではなく、数値制御発振器（NCO）によって供給されます。入力信号とLO信号の間に位相偏差が検出されると、NCOは入力に一致するように周波数を調整し、振幅、周波数、位相の累積をマイクロラジアン精度で測定できる閉ループフィードバックを作成します。さらに、位相差は積分器を介して測定されるため、位相計は完全なアンラップ位相情報を測定できます。これは、実験で大きな位相シフトが予想される場合に便利です。ただし、位相計の動作周波数範囲はロックインアンプよりも低く（それぞれ300 MHzと600 MHz）、ロックオンするには強力な周期信号が必要です。ロックインアンプを使用してPLLを簡単に実装することもできます。 波形発生器 NCO として。高帯域幅が必要な場合や、信号が弱いまたは断続的な場合は、ロックイン アンプが最適な選択肢となることがよくあります。
Moku は量子鍵配布などの関連技術に使用できますか?
量子鍵配送は量子暗号の分野における技術であり、もつれた光子対の生成と検出を利用してデータ伝送のセキュリティを高める。このようなもつれ対の生成には、通常、強力なレーザーと非線形結晶が使用されるが、Moku PIDコントローラー (NAIST) と レーザーロックボックス このようなセットアップでは、レーザーを安定させるためにPIDコントローラを使用することができます。実際のセットアップでPIDコントローラがどのように展開されるかを確認するには、こちらをご覧ください。 ケーススタディ. モク タイム&周波数アナライザ エンタングルメント光子対の同時検出器としても優れている。典型的な ハンブリー・ブラウン・ツイスセットアップタイム＆周波数アナライザは、一対のフォトダイオードによって生成される光子到着イベントを検出します。インターバル間のデッドタイムがゼロで、デジタルビン分解能は0.78ps、最大10Mイベント/秒の速度でイベントにタイムタグを付与できるため、タイム＆周波数アナライザは、同時発生率と相関関数を正確に測定できます。
Moku オシロスコープは星座図を表示できますか?
直交振幅変調などの技術では、情報は互いに90°位相がずれた2つの搬送波に符号化されます。これらのベースバンド信号を復調および復元した後、結果は通常、相対的なIおよびQ直交プロットを示すコンスタレーション図を使用して分析されます。これらの値は通常、密集したクラスター（そのため「コンスタレーション」と呼ばれます）内に収まり、システムの性能は、クラスター間の相対的な分解能によって評価できます。 オシロスコープ XY モードでは、両方のベースバンド信号を互いにプロットして表示できます。これにアクセスするには、右側のパネルで Math チャネルを有効にします。図 2 に示すように、シンボルを「XY」に変更します。オシロスコープは現在、EVM などのコンステレーション ダイアグラムを分析するための専用ツールを提供していませんが、迅速なフィードバックを提供します。さらに、インターフェイスの上部にあるクラウド共有ボタンを使用して、オシロスコープのトレースをホスト PC に簡単にエクスポートできます。
図 2: Moku オシロスコープの Math チャネルの XY 機能を使用して、互いにプロットされた XNUMX つのトレースを表示します。
Moku Time & Frequency Analyzer では、サブピコ秒のタイミング精度がどのようにして実現されるのでしょうか?
Moku:Pro 最大入力サンプリングレートは 5 GS/s で、これはクロック周期 200 ps に相当します。つまり、クロックサイクルを単純にカウントするだけでは十分な分解能が得られません。クロックサイクル間のイベントを高分解能で測定するには、ハイブリッド方式を使用する必要があります。時間-デジタル変換器 (TDC) では、高分解能の時間測定は補間によって実現されます。 タップされた遅延線これは、一連の固定遅延とラッチを使用して、開始信号と停止信号間の時間差を計算します。ただし、タップ付き遅延線は長時間の測定には適していないことに注意が必要です。完全な時間間隔情報を返すために、粗い測定データと組み合わせ（またはハイブリッド化）されます。Mokuデバイスは、再構成可能なFPGAのみに基づいています。物理的な遅延線や専用チップは使用していません。時間-デジタル変換器（TDC）は完全にFPGAを介して実装され、補間とハイブリッド化はデジタル信号処理アルゴリズムによって実行されます。FPGAベースのハードウェアの効率性と速度により、Mokuは タイム&周波数アナライザ 780 fs以上の最小時間分解能でイベントを区別します。ウェビナーをご覧いただきありがとうございました。またお会いできることを楽しみにしています。より詳しいデモンストレーションについては、こちらをご覧ください。 ウェビナーライブラリ オンデマンド表示用。
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