產品介紹∣600 MHz 鎖相放大器

簡介
瑞士蘇黎世儀器(Zurich Instruments) 的UHFLI 是一款數位鎖相放大器，可測量的頻率範圍從直流DC到600 MHz 。除了提供所有商用鎖相放大器中最高的操作頻率之外，UHFLI 還提供30 ns 的最短解調時間常數，解調頻寬超過5 MHz。UHFLI 與最具創新精神的儀器操作軟體 LabOne相結合，是所有瑞士蘇黎世儀器(Zurich Instruments) 產品中的旗艦產品，並代表了當今科學儀器的一流水準。

應用

工程研發：振盪器測試、FFT 頻譜分析儀、頻率響應分析儀(FRA)、矢量網絡分析儀(VNA)
工業生產：芯片測試、失效分析、RFID 傳輸解調器、激光電壓探測器(LVP)、無損測試(NDT)
激光光譜學、共聚焦顯微鏡：泵浦實驗、超高速掃描、時域太赫茲光譜
醫療科技：流式細胞儀、阻抗譜
量子與納米物理學：MRFM 磁共振力顯微鏡、單晶管、量子計算、噪聲測量、石墨烯、射頻反射測定法
掃描探針顯微鏡：高速原子力顯微鏡、近場掃描光學顯微鏡(SNOM)
感測器與執行器：MEMS 微機械結構、NEMS 納米電磁系統（例如陀螺儀、加速計等）
核磁共振(NMR)

多設備同步
通過多設備同步，我們可以像控制一台多通道設備一樣控制多台UHFLI：

用一套LabOne UI或者LabOne API控制所有儀器.
可鎖相同步所有儀器時鐘與振盪器，達到相位穩定
同步時間戳與採樣率，自動對齊測量數據

通過多設備同步，可以組件一套可達600 MHz 完整的信號產生和採集系統，並包含鎖相放大器、Boxcar平均器、數位轉換器和任意波形發生器功能。

鎖相操作模式

內部參考模式	單相和雙相鎖相
外部參考模式	單相和雙相鎖相
自動參考模式	單相和雙相鎖相
三諧波頻率模式	單基波頻率和3 個諧波頻率（同時）
多諧波頻率模式	單基波頻率和7 個諧波頻率（同時），需要 UHF-MF 多頻選件
任意頻率模式	8 個頻率，需要 UHF-MF 多頻選件

UHF 信號輸入

頻率範圍	直流DC - 600 MHz
輸入阻抗	50 Ω 或1 MΩ \|\| 18 pF
輸入電壓噪聲	4 nV/√Hz (大於100 kHz 時)
動態儲備	100 dB
輸入範圍(AC+DC)	±3.5 V
滿量程輸入靈敏度	1.5 V 量程下為1 nV
A/D 轉換	12 位，1.8 GSa/s

UHF 信號輸出

頻率範圍	直流DC - 600 MHz
輸出範圍	±150 mV, ±1.5 V（高阻抗負載） -12.5 dBm, 7.5 dBm（50 Ω 負載）
D/A 轉換	14 位，1.8 GSa/s

參考與納秒觸發

頻率範圍	10 Hz - 600 MHz（外部參考）
連接器	2 個雙向，2 個輸出，2 個輸入接口
參考信號頻率分辨率	6 µHz
參考信號相位角分辨率	1.0 µ°

解調器

頻率範圍	1 mHz - 600 MHz
解調器數目	8 個雙相解調器
LAN 輸出採樣率	2 MSa/s（所有解調器總計），64 位滿範圍
USB 輸出採樣率	100 kSa/s（所有解調器總計），64 位滿範圍
輔助輸出採樣率	28 MSa/s（每個輔助輸出），16 位
濾波器時間常數	30 ns - 76 s
濾波器頻寬	628 µHz - 5 MHz
濾波器斜率	6、12、18、24、30、36、42、48 dB/Oct

示波器

顯示通道	信號輸入，觸發輸入，輔助輸入，解調器振盪器相位，解調器X/Y/R/Θ，PID，Boxcar平均器，算術單元；其他信號（若有選件）
顯示模式	時域，頻域(FFT)
顯示通道數	1 個；2 通道需要 UHF-DIG 選件
觸發通道	輸入信號，輸出信號，振盪器相位，DIO
觸發模式	升降沿
採樣率	28 kSa/s 到1.8GSa/s
垂直分辨率	12 位
單次最大採樣長度	64 kSa; 128 MSa, 需要 UHF-DIG 選件
頻寬限制模式，提高垂直分辨率	樣本抽取，平均
光標計算	位置，區間，波形，峰值，追踪，直方圖

頻譜分析儀

中心頻率範圍	直流DC 到600 MHz
頻譜模式	FFT(X+iY), FFT(R), FFT(Θ), FFT(f) and FFT((dΘ/dt)/2π)
統計選項	幅值，頻譜密度，功率
平均模式	無平均，指數移動平均值
每個頻譜的最大採樣長度	8.4 MSa
最大跨度	800 kHz
窗函數	Rectangular, Hann, Hamming, Blackman Harris
光標計算	位置，區間，波形，峰值，追踪，直方圖

參數掃描儀

掃描參數	振盪器頻率，解調器相移，輔助偏置，信號輸出幅值與偏置，PID設置點，Boxcar延遲和時間；其他參數（若有選件）
參數掃描範圍	全範圍，線性和對數
參數掃描分辨率	任意，由起止點和掃描點數定義
顯示參數	解調器輸出（X，Y，R，Θ，f)，輔助輸入
顯示選項	單幅圖，雙幅圖（例如波特圖），多跡線
統計選項	幅值，頻譜密度，功率
預設測量模式	參數掃描，噪聲幅值測量，頻率響應分析，3-Omega 掃描

輔助信號

高速輸出	4 通道，±10 V，R，Θ，X，Y 或用戶定義
D/A 轉換	16 位，28 MSa/s
D/A 模擬頻寬	7 MHz
高速輸入	2 通道，±10 V
A/D 轉換	16 位，400 kSa/s
A/D 模擬頻寬	100 kHz

通訊及其他

主機連接	LAN / 以太網，1 Gbit/s USB 2.0 高速，480 Mbit/s
前置放大器控制總線	2 ZCtrl（RJ45 連接器）專有外圍接口
數位I/O	32 位，50 MHz，一般用途
時鐘	10 MHz，輸入和輸出，超高穩定性恆溫晶體振盪器(OCXO) 0.5 ppm 誤差（使用 UHF-RUB選件後為 0.00005 ppm）

一般規格

尺寸	45 x 35 x 10 cm 17.7 x 13.6 x 3.9 英寸，適於19 英寸機架
重量	6.4 kg
電源	100-240 V (±10%), 50/60 Hz
操作溫度	+5 °C 至+40 °C
操作環境	IEC61010, 室內, 安裝等級II, 污染等級 2
海拔	低於2000米
信號連接	前面板為BNC，後面板為SMA
電腦操作系統	Windows 7、Windows 8、Windows 10、Linux

Introduction
The Zurich Instruments UHFLI is a digital lock-in amplifier that covers the frequency range from DC to 600 MHz. It offers a time constant of 30 ns for demodulation – resulting in a demodulation bandwidth that exceeds 5 MHz. Thanks to the combination of a wide choice of available options and the instrument control software LabOne, the UHFLI is an excellent choice for your experimental needs.

Applications

Laser spectroscopy: pump-probe, THz time-domain, ultrafast
Scanning microscopy: high-speed AFM, SNOM, CARS-SRS
Industrial production: failure analysis, laser voltage probing and imaging
Quantum technologies: quantum computing, quantum communication, RF-reflectometry
Sensing and actuation (MEMS)
NMR

Multi-Device Synchronization
With multi-device synchronization (MDS) it is possible to operate multiple UHFLIs as a single multi-channel device:

Operate all instruments from a single LabOne user interface and LabOne API.
Lock in phase all instrument clocks and oscillators (stable phase relationship).
Synchronize time stamps and sampling rates for automatic alignment of measurement data.

Lock-in operating modes

Internal reference mode	Single and dual lock-in
External reference mode	Single and dual lock-in
Auto reference mode	Single and dual lock-in
Triple-harmonic mode	1 fundamental + 3 harmonics (simultaneous)
Multi-harmonic mode	1 fundamental + 7 harmonics (simultaneous), requires UHF-MF option
Arbitrary frequency mode	8 frequencies, requires UHF-MF option

UHF signal inputs

Frequency range	DC - 600 MHz
Input impedance	50 Ω or 1 MΩ \|\| 18 pF
Input voltage noise	4 nV/√Hz above 100 kHz
Dynamic reserve	100 dB
Input range (AC+DC)	±3.5 V
Input full range sensitivity	1 nV to 1.5 V
A/D conversion	12 bits, 1.8 GSa/s

UHF signal outputs

Frequency range	DC - 600 MHz
Output ranges	±150 mV, ±1.5 V (high-impedance load) -12.5 dBm, 7.5 dBm (50 Ω load)
D/A conversion	14 bits, 1.8 GSa/s

Reference and nanosecond triggers

Frequency range	10 Hz to 600 MHz (external reference)
Connectors	2 bidirectional, 2 output, 2 input
Reference frequency resolution	6 µHz
Reference phase angle resolution	1.0 µ°

Demodulators

Frequency range	1 mHz to 600 MHz
Number of demodulators	8 dual-phase
Output sample rate on LAN	2 MSa/s (total all demodulators), 64-bit full range
Output sample rate on USB	100 kSa/s (total all demodulators), 64-bit full range
Output sample rate on Aux outputs	28 MSa/s (for each auxiliary output), 16-bit
Filter time constant	30 ns - 76 s
Filter bandwidth	628 µHz to 5 MHz
Filter slope	6, 12, 18, 24, 30, 36, 42, 48 dB/Oct

Scope

Input channels	Signal inputs, trigger inputs, auxiliary inputs, demodulator oscillator phase, demodulator X/Y/R/Theta, PID, boxcar, AU; certain signals only if options installed
Scope modes	Time domain, frequency domain (FFT)
Number of display channels	1; 2 requires UHF-DIG option
Trigger channels	Signal inputs, signal outputs, oscillator phases, DIOs
Trigger modes	Edge
Sampling rates	28 kSa/s to 1.8 GSa/s
Vertical resolution	12 bits
Maximum number of samples per shot	64 kSa; 128 MSa, requires UHF-DIG option
Bandwidth limit mode, vertical resolution increase	Sample decimation, averaging
Cursor math	Location, area, wave, peak, tracking, histogram

Spectrum Analyzer

Center frequency range	0 - 600 MHz
Spectrum modes	FFT(X+iY), FFT(R), FFT(Θ), FFT(f) and FFT((dΘ/dt)/2π)
Statistical options	Amplitude, spectral density, power
Averaging modes	None, exponential moving average
Maximum number of samples per spectrum	8.4 MSa
Maximum span	800 kHz
Window functions	Rectangular, Hann, Hamming, Blackman Harris
Cursor math	Location, area, wave, peak, tracking, histogram

Sweeper

Scan parameters	Oscillator frequency, demodulator phase shift, auxiliary offset, signal output amplitudes, signal output offset, PID setpoint, boxcar delay and time; certain parameters only if options installed
Parameter sweep ranges	Full range, linear and logarithmic
Parameter sweep resolution	Arbitrary, defined by start/stop value and number of sweep points
Display parameters	Demodulator output (X, Y, R, Θ, f), auxiliary input
Display options	Single plot, dual plot (e.g., Bode plot), multi-trace
Statistical options	Amplitude, spectral density, power
Preset measurement modes	Parameter sweep, noise amplitude measurement, frequency response analyzer, 3-omega-sweep

Auxiliary signals

High-speed outputs	4 channels, ±10 V, R, Θ, X, Y, or user defined
D/A converter	16 bits, 28 MSa/s
D/A analog bandwidth	7 MHz
High-speed inputs	2 channels, ±10 V
A/D converter	16 bits, 400 kSa/s
A/D analog bandwidth	100 kHz