锁相放大器的主要参数、功能特点及典型应用

锁相放大器是Moku平台上最受欢迎仪器功能之一，Liquid Instruments基于FPGA的平台的优势，将这一仪器快速向下部署到Moku:Go上，并以可接受的成本提供一致的用户体验。作为第一个在教育平台上提供的全功能锁相放大器，Moku:Go能满足复杂的实时信号处理等更高级实验教学，如激光频率稳定和软件定义的无线电(Software Defined Radio，SDR)等。

Moku:Go的锁相放大器支持从直流到20MHz的信号进行双相解调(XY/Rθ)。它还集成了双通道示波器和数据记录器，能够以高达125MSa/s的速度观测信号，并以高达1MSa/s的速度记录数据。

Moku:Go主要参数

- 解调频率：1mHz - 20 MHz，分辨率 1 μHz

- 本机振荡器输出频率高达20 MHz， 可调振幅

- 动态储备：>100 dB

- 双相解调：X/Y 或 R/θ

- 相移精度：0.001°

- 可调时间常数128 ns-1.59 s

- 滤波器滚降率:6，12，18， 24 dB/OCT

- 超快数据采集：

• 触发模式最高可达125MSa/s。

• 连续模式最高可达1MSa/s

- 输入阻抗:50 Ω/ 1MΩ

- 输出增益范围:-80 dB 至 +80 dB

仪器特点

- 优于80 dB动态储备，高精度提取信号

- 数字信号处理链图，内置示波器探测点用于实时信号监测与数据记录

- 可切换直角(X/Y)或极坐标(R/θ)模式

- 内置PID控制器，对比例P、积分I和微分D增益曲线实时控制

- 支持内部或外部解调模式(直接本地振荡器输入或锁相环)，可选择绕过混频器

典型应用

- 信号调制和解调

- 软件无线电

- 锁相环

- 激光频率稳定

- 无线电接收机实验教学

- 强噪声背景下微弱信号的提取

正交解调技术

Moku:Go的数字锁相放大器带有双相(正交)解调器，可以从淹没在强噪声背景信号中提出某一频率信号的振幅和相位信息。级联单极低通滤波器衰减二次谐波，并抑制了每个正交信号中的噪声，从而直接解调幅度和相位调制信号。

内部和外部参考

用户可以使用内部或外部参考解调输入信号。在内部模式下，正交参考信号是用内部直接数字合成器 (DDS) 生成的。在外部模式下，用户可以选择直接或锁相选项。直接外部模式下，使用单相解调 (X) 的参考输入信号对输入信号进行解调。锁相环选项可重构两个正交参考，与参考输入信号锁相，以支持外部双相解调 (XY/Rθ)。此外，可以绕过混频器以进行其他闭环控制应用。

集成PID控制器、示波器和数据记录器

使用Moku锁相放大器的集成双通道、125MSa/s示波器，一次可同时监测两个信号，并用其内置的数据记录器以高达1MSa/s的速度连续记录数据。此外，PID控制器具备可实时配置饱和度和增益曲线的比例、积分和微分器。

Windows 和 Mac 端统一直观的图形化软件

Moku:Go上已经集成的11个仪器功能都可以通过单独的Windows 和 Mac 端软件配置仪器和采集分享数据，确保学生可以在一个平台上轻松配置他们需要的所有仪器功能。避免让繁琐的实验步骤阻碍教学进度和学习兴趣，提升教学质量和教学效率。此外，我们还全面支持Python、MATLAB 和LabVIEW 应用程序接口(API)，为学生将来进入相关工作领域培养行业标准人才。

关于Liquid Instruments：

Liquid Instruments 由澳大利亚国立大学(ANU)物理系教授Daniel Shaddock建立，2017年诺贝尔物理学奖引力波论文署名作者之一。创始团队将过去参与LIGO、LISA、GRACE Follow-on等项目中运用数字信号处理技术进行高精度信号测量的成果转化成通用的测试测量平台Moku。目前Liquid Instruments研发三款产品Moku:Lab、Moku:Go和Moku:Pro旨在为科学家、学生、工程师等实验人员创造更加灵活高效的实验室体验，更好地进行研究、学习和产品研发。

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关于昊量光电：

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审核编辑：汤梓红