Moku:Lab 概述

一個平臺

Moku:Lab基于FPGA(現場可編程門陣列)開發，利用其強大的并行計算能力實現測試測量設備所需的實時信號處理。同時結合高速模擬輸入、輸出端和直觀的測量和控制軟件，為實驗工作、科研、生產帶來全新的靈活性和流暢性。

無限拓展

Moku:Lab集成12個專業儀器功能，只需通過軟件操作即可隨時切換儀器，硬件會快速重新配置并執行指定的儀器功能。同時我們在不斷增強當前儀器功能，并致力于研發更多的儀器加入到Moku:Lab中。

兩個模擬輸入通道

· 采樣率：500 MS/s

· ADC分辨率：12位

· 帶寬(-3 dB, 50Ω)：200 MHz

· 阻抗：50Ω/1MΩ

· 耦合：AC / DC

兩個模擬輸出通道

· 采樣率：1 GS/s

· DAC分辨率：16位

· 帶寬(-3dB)>300 MHz

· 阻抗：50Ω

· DC耦合

時鐘&觸發

· 超穩定振蕩器(精度優于<500 ppb)

· 參考輸入:10 MHz

· 參考輸出:10 MHz

· 外部觸發輸入 (BNC, TTL)

連接&存儲

· Wi-Fi、以太網和 USB

· Python, MATLAB, LabVIEW 和iPad

· 存儲數據到云端、SD卡或內部存儲RAM

· 內置16GB SD卡

Moku:Lab 集成十二個專業儀器

鎖相放大器

支持雙相解調(XY/R θ )及PLL模式，解調頻率高達200MHz 內置PID控制器。

任意波形發生器

可產生高達65536個點的自定義波形，采樣率1 GS/s，支持從文件加載或者輸入方程式來創建波形。

PID 控制器

具備兩個可以單獨設置的PID(比例-積分-微分)控制器，支持實時配置增益及繪制控制系統的頻率響應。

頻率響應分析儀

具備輸出10 mHz 至120MHz正弦波掃頻信號，用于快速精確地測量系統的頻率響應特性(幅頻和相位特性)。

激光穩頻/鎖頻

具備高性能調制技術，主要用于將激光器的頻率穩定到參考腔或者原子躍遷。

相位表

可測量雙通道1 kHz—200 MHz信號的相位、頻率和振幅，支持實時頻譜分析和高速率數據采集。

示波器

具備兩個采樣率 500 MSa/s， 帶寬200 MHz的模擬輸入通道， 內置雙通道波形發生器。提供可視化信號分析工具，包括測量趨勢和直方圖等。

頻譜分析儀

可同時觀測頻域DC 至250 MHz之間的雙通道輸入信號，分辨率帶寬低至1 Hz。

數字濾波器

可創建高達8階可實時設計的低通、高通、帶通、帶阻濾波器或自定義濾波器響應特性。

波形發生器

可以生成雙通道最高達250 MHz的正弦波、方波、鋸齒波、脈沖波和直流 可用內部或者外部源進行調相、調頻、調幅或者突發和掃頻等觸發模式。

數據記錄器

可以100 kSa/s速率長時間采集和保存數據到SD卡，高達1 MSa/s 速率將數據保存到Moku:Lab的內部存儲中，保存到內部存儲器的測量數據還可以上傳到云端或發送郵件進行分析處理。

FIR 濾波器生成器

可從時域或頻域實時設計和配置有限脈沖響應濾波器。

可視化iPad、Windows操作界面

Moku:Lab具備強大的圖形操作界面和多種編程語言接口(API)，用戶可以通過iPad、Windows App 以及 LabVIEW、Python、MATLAB API 通過有線或無線多種連接方式操控Moku:Lab設備。

Moku:Lab在iPad和Windows上配備了互動友好且操作直觀簡便的控制軟件，滿足用戶可以隨時隨地通過無線網絡連接Moku:Lab設備控制數據采集處理、監控實驗過程及導出數據。統一直觀的操作界面不僅節省了學習儀器操作的時間，還提供了一致的用戶體驗，這能大大地節約了寶貴的科研工作時間，提升了工作效率。

此外，Moku:Lab還提供包括LabVIEW、Python、MATLAB的應用程序接口(API)，支持用戶通過 API 編程將 Moku:Lab 的測量功能集成到現有的操作軟件界面中。

(iPad 端Moku:Lab 示波器操作界面)

200 MHz 鎖相放大器

Moku:Lab 數字鎖相放大器支持雙相解調(XY/Rθ)，頻率范圍DC-200 MHz，動態儲備高于120 dB。同時集成雙通道示波器和數據記錄器，可以高達500 MSa/s采樣率實時觀測信號，并可以高達1 MSa/s速率記錄數據。

儀器特點

? 優于120 dB動態儲備

? 直觀的數字信號處理示意框圖

? 內置探測點用于信號檢測與數據記錄

? 支持內部或外部解調模式，包括PLL(鎖相環)

? 雙相解調

? 可切換直角(X/Y)或極坐標(R/θ)

? 內置PID控制器

主要參數

? 解調頻率范圍：1 mHz 到 200 MHz

? 頻率調節精度：3.55 μHz

? 相位調節精度：0.001°

? 輸入阻抗：50 Ω/ 1MΩ

? 可調節時間常數：32 ns 到 0.537 s

? 濾波器滾降率：6，12，18，24 dB/Oct

? 輸出增益范圍：-80 dB 至 +160 dB

? 本機振蕩器輸出頻率高達200 MHz，可調振幅

? 超快數據采集：觸發模式高達500 MSa/s，連續模式可達1 MSa/s

典型應用

? 泵浦-探測/超快光譜

? 激光掃描顯微鏡(SRS, TA等)

? 磁光克爾效應

? 激光頻率穩定

? 冷原子與精密光譜測量

300 MHz 任意波形發生器

Moku:Lab任意波形發生器可產生高達65,536 點的自定義波形，采樣率1 GSa/s。波形可以從文件加載或者輸入多達32段分段函數方程式來創建波形。在脈沖模式下，可以輸出脈沖之間最多250,000個周期死區時間的波形，用戶可以在較長的時間內用固定間隔的任意波形激發系統。

儀器特點

? 兩個獨立AWG通道，帶寬300MHz

? 可選已經預設波形、從文件載入或者直接編輯方程式生成波形。

? 可同步雙通道輸出間相位

? 可輸出脈沖之間最多250,000個周期死區時間的波形

主要參數

? 支持的波形：正弦、高斯波、指數下降，指數上升、sinc函數、編輯方程式和自定義(來自文件)

? 輸出帶寬(-3 dB)：300 MHz

? 輸出電壓：2 Vpp (50 Ω)

? 直流偏移量：±1 V，分辨率為100 μV

? 相位偏移量：0度至360度

? 輸出采樣速率：

125 MSa/s(65,536點)

250 MSa/s(32,758點)

500 MSa/s(16,384點)

1 GSa/s(8,192點)

典型應用

? 任意圖案掃描

? 系統響應仿真

? 增材制造

? 量子光學

PID 控制器

Moku:Lab PID 控制器具備兩個可以單獨配置P-I-D(比例-積分-微分)控制器，輸出采樣率10 MSa/s。適用于通常需要快、慢反饋控制的應用，比如激光溫度和電流穩定等。Moku PID控制器還可以通過對積分和微分控制進行獨立的增益設置，使其達到飽和，作為超前-滯后補償器使用。

儀器特點

? 兩個輸入通道，兩個輸出通道，具備可對輸入選擇性混合的雙獨立控制器

? 使用交互式波特圖實時繪制控制系統的頻率響應

? 采用數字信號處理鏈視圖，且內置探測點觀測不同階段的信號

? 高級模式支持分段設置PID控制器，可配置單個或雙個具備高低頻增益飽和的積分器和微分器

主要參數

? 輸入電壓范圍：1 Vpp 或 10 Vpp

? 控制矩陣線性增益：-20 至 +20

? 輸入/輸出偏移范圍：-1 至 +1 V

? 偏移精度：100μV

? 增益曲線：比例(P)、積分(I)、微分(D)、雙積分(I+)、積分飽和度 (IS)、差分飽和度 (DS)

? 比例增益：-60 dB 至 60 dB

? 積分器截止頻率：1 Hz 至 100 kHz

? 微分器截止頻率：10 Hz 至 1 MHz

典型應用

? 反饋控制系統

? 激光穩頻

? 溫度調節

? 掃描頭/樣品臺定位

? 壓力、動力、流量等控制系統

120 MHz 頻率響應分析儀

Moku:Lab 頻率響應分析儀具備輸出10 mHz to 120 MHz正弦波掃頻信號，用于快速精確地測量系統的頻率響應特性(幅頻和相位特性)。可以通過配置掃頻點數(32-512點)，平均和整定時間來優化掃描持續時間和信噪比。

儀器特點

? 生成線性或者對數正弦掃頻信號

? 數學通道用于對響應函數進行加、減、乘、除運算

? 使用光標或者標記精確測量圖中任意點的值

? 可精確調節校正時間和平均時間以適用被測設備

? 同時探測兩個系統，或者同一系統的兩個點

? 方便數據保存成常用格式并上傳到云端

? 高達15次諧波解調

主要參數

? 頻率范圍: 10 mHz - 120 MHz

? 平均時間 ：1 μs - 10 s

? 整定時間: 1 μs - 10 s

? 掃頻點數: 32, 64, 128, 256, 512

? 源阻抗: 50 Ω

? 輸出電壓范圍: 2 Vpp

? 輸入阻抗: 50 Ω 或 1 MΩ

? 輸入電壓范圍: 1 Vpp 或10 Vpp

? 噪底：

10 mHz-100 kHz: -100 dB

100 kHz -1 MHz: -125 dB

1 MHz - 50 MHz: -130 dB

50 MHz -120 MHz: -120 dB

典型應用

? 阻抗測量

? 電容/電感測量

? 穩定性分析

? 電源穩定性分析

? EMI 濾波器特性

PDH激光穩頻控制系統

Moku:Lab 激光鎖頻/穩頻系統具備高性能調制技術，主要用于將激光器的頻率穩定到參考腔或者原子躍遷。Moku:Lab激光鎖頻/穩頻單一儀器集成了波形發生器、示波器、濾波器、PID控制器多儀器功能，包含快速精確掃描和先進鎖定診斷等自動化程序，能快速鎖定到誤差信號解調后的零交叉點，為激光頻率穩定提供了一體化解決方案。

儀器特點

? 將激光器的頻率穩定到參考腔或原子躍遷

? 內置示波器便于觀測信號處理過程中不同階段的信號

? 使用“點擊-鎖定”功能可以快速鎖定到誤差信號的任一零交叉點

? 可單獨配置高帶寬、低帶寬PID控制器用于快速、慢速反饋

? 直觀的信號處理框圖和可自定義的控制面板

主要參數

? 本振頻率1 mHz -200 MHz，頻率分辨率3.55 μHz

? 掃描波形：正鋸齒波，負鋸齒波和三角波

? 掃描頻率：1 mHz -1 MHz

? IIR低通濾波器截止頻率：1 kHz - 14 MHz(二階或四階)

? 可選濾波器類型：Butterworth, Chebyshev, Inverse Chebyshev, Elliptic, Gaussian, Bessel, Legendre

? 積分器交越頻率：

1.25 Hz-125 kHz ( 快速控制器) ，

19.53 mHz-1.953 kHz (慢速控制器)

? 超快數據采集:觸發模式高達500 MSa/s，連續模式可達1 MSa/s

典型應用

? PDH (Pound-Drever-Hall)技術穩頻

? 精密光譜

? 引力波探測

? 光鐘

? 自定義鎖相環

? 其他閉環控制系統

200 MHz 相位表

Moku:Lab相位表可測量雙通道1 kHz -200 MHz信號的相位，精度優于6 μrad。Moku:Lab相位表基于數字鎖相環架構，可提供出色的動態范圍、零死區時間和測量精度，其性能優于傳統的鎖相放大器和頻率計數器。

儀器特點

? 兩個獨立的相位測量通道，并可以單獨配置輸出用于追蹤和記錄信號的相位、頻率和振幅。

? 產生兩個鎖定到輸入信號相位的正弦波

? 支持實時頻譜分析，顯示和保存功率譜密度、Allan標準差等

? 鎖相環跟蹤帶寬范圍 10 Hz-10 kHz

主要參數

? 輸入頻率范圍：1 kHz - 200 MHz

? 輸入電壓范圍：1 Vpp 或 10 Vpp

? 頻率設定精度：3.55 μHz

? 跟蹤帶寬：10 Hz, 40 Hz, 150 Hz, 600 Hz, 2.5 kHz, 10 kHz

? 相位精度：6 μrad/√Hz

? 頻率精度：10 μHz/√Hz

? 采集速率：30.5 Hz, 122 Hz, 488 Hz, 1.95 kHz, 15.6 kHz, 125 kHz

? 雙通道正弦信號發生器：輸出頻率250 MHz(自動或手動鎖定到輸入信號相位)

典型應用

? 振蕩器分析

? 光學/超聲波測距

? 引力波探測

? 干涉測量

? 鎖相環

200 MHz 示波器

Moku:Lab示波器具備兩個采樣率 500 MSa/s, 帶寬200 MHz的模擬輸入通道， 輸入電壓范圍10 Vpp，用戶可選AC/DC耦合和50 Ω/1 MΩ 阻抗。Moku:Lab示波器還集成兩個波形發生器，可以產生高達250 MHz 的正弦波，以及100 MHz的方波、鋸齒波和三角波。

儀器特點

? 兩個帶寬200 MHz模擬輸入通道，內置250 MHz信號發生器

? 兼容TTL外部觸發

? 機載可視化信號分析工具，包括測量趨勢和直方圖等

? 數學通道支持任意函數

? 快速保存數據到SD卡、電子郵件或云端

? 支持Python, MATLAB和LabVIEW API

主要參數

? 垂直分辨率：12 位, 可通過降采樣最高提升至22位(1 kSa/s)

? 輸入噪聲：<30 nV/√Hz 100 kHz以上

? 采樣率：500 MSa/s

? 輸入帶寬：200 MHz

? 輸入耦合：AD 或DC

? 輸入阻抗：50 Ω 或 1 MΩ

? 輸出帶寬: 300 MHz

? 輸出波形: 正弦波、方波、鋸齒波、脈沖波、直流

? 數學通道：加、減、乘、除、XY模式、FFT、任意方程等

典型應用

? 信號監測和分析

? 電路設計和表征

? 抖動/時鐘分析

? 光電探測器校準

250 MHz 實時頻譜分析儀

Moku:Lab頻譜分析儀可以同時觀測頻域DC 至250 MHz之間的雙通道輸入信號，分辨率帶寬低至1 Hz，最小跨距100 Hz。Moku頻譜分析儀還集成了雙通道波形發生器，可以生成高達250 MHz的正弦波。

儀器特點

? 高帶寬輸入和輸出通道，實時記錄和顯示頻率DC 至 250 MHz信號的功率譜或功率譜密度。

? 可使用Moku:Lab的兩個模擬輸出通道生成高達250 MHz正弦波。

? 通過iPad上的多點觸控界面可以隨意拖動測量光標到任意位置進行測量分析。

? 支持Python, MATLAB和 LabVIEWAPI編程

主要參數

? 頻率范圍：DC 至 250 MHz

? 頻率跨距：100 Hz 至 250 MHz

? 分辨率帶寬(RBW): 最小 1Hz

? 輸入通道：2

? 輸入范圍：1 Vpp 或10 Vpp

? 輸入阻抗：50 Ω / 1 MΩ

? 噪底：-130 dBm，輸入電壓范圍為1 Vpp，RBW: 1 Hz

? 輸出通道：2

? 輸出頻率范圍：1 mHz 至 250 MHz

? 輸出電壓：2 Vpp (50 Ω)

典型應用

? 頻域分析

? 系統響應特性分析

? 噪聲測量

? 射頻系統設計

IIR 數字濾波器

Moku:Lab數字濾波器可以實時設計和生成不同類型的無限脈沖響應濾波器，具備輸出采樣率 122 kHz 和15.625MHz。可選低通、高通、帶通、帶阻或自定義濾波器響應特性，并且可以完全配置高達7種不同的濾波器類型，比如巴特沃斯、切比雪夫和橢圓等。

儀器特點

? 交互式波特繪圖方便用戶實時設計和配置濾波器的頻率響應。

? 直觀的數字信號處理示意框圖，內置探測點用于監測不同階段的信號

? 雙通道輸入、輸出通道，可用于多入多出(MIMO)系統進行多型式輸入、輸出混合

? 支持自定義設計濾波器

主要參數

? 濾波器種類：低通、高通、帶通、帶阻

? 濾波器類型：Butterworth, Chebyshev I, Chebyshev II, Elliptic, Bessel,Gaussian和Legendre

? 截止頻率：1 Hz - 6 MHz

? 輸入-輸出延遲：次微秒

? 通帶紋波：可配置 0.1 - 10 dB

? 阻帶衰減：可配置 10-100 dB

? 可調性：獨立可調輸入、輸出偏移和增益

典型應用

? 系統設計

? 閉環控制

? 噪聲過濾

? 信號放大

250 MHz 波形發生器

Moku:Lab波形發生器具備1 GSa/s采樣率，可以生成兩個獨立的高達250 MHz，輸出范圍± 1 V( 50 Ω)的波形。波形可選正弦波、方波、鋸齒波、脈沖波和直流。此外，Moku:Lab波形發生器還具有豐富的調制功能，可以用內部或者外部源進行調相、調頻、調幅或者突發和掃頻等觸發模式。

儀器特點

? 生成兩個DC至250 MHz獨立波形

? 5 種預設波形：正弦波、方波、鋸齒波、脈沖波和直流

? 直觀的圖形用戶界面，并支持Python, MATLAB和LabVIEW API

? 可用內部(通道間調制)或者外部源進行調頻、調幅和調相

? 多種觸發選項：來自輸入、TTL觸發端口或者其他輸出通道

主要參數

? 頻率范圍：

正弦波：1 mHz 至 250 MHz

方波：1 mHz 至 100 MHz

鋸齒波：1 mHz 至 100 MHz

脈沖波：1 mHz 至 100 MHz

? 脈沖寬度：2 ns至周期

? 調制帶寬：62.5 MHz

? 突發模式：起始，N循環，門控

? 掃頻時間：1 ms 至1 ks

? SFDR: >50 dBc 20 MHz以下

? THD: <0.1% (1.5 MHz, 5 次諧波)

典型應用

? 信號模擬

? 激光掃描顯微鏡

? 電路設計與表征

? 系統同步

1 MSa/s 數據記錄器

Moku:Lab數據記錄器可以100 kSa/s速率長時間采集和保存數據到SD卡， 采集的時間長度取決于SD 卡的存儲容量。另外還可以高達1 MSa/s速率將數據保存到Moku:Lab的內部存儲中，保存到內部存儲器的測量數據還可以上傳到云端或發送郵件進行分析處理。

儀器特點

? 長時間采集雙通道電壓數據到SD卡，或者可以更高的速率采集到Moku:Lab的內部存儲RAM

? 內置雙通道250 MHz波形發生器

? 支持將數據以CSV或二進制格式保存

? 輕松即可導出數據到SD卡、Dropbox、郵件、云端或者iPad 的“我的文件夾”中

? 可以設置采集任務延遲時間，最高達10天

主要參數

? 輸入范圍：1 Vpp 或 10 Vpp

? 輸入阻抗：50 Ω/1 MΩ

? 輸入耦合：AC/DC

? 最大采樣率：

采集到 RAM：單通道最大1 MSa/s

雙通道最大500 kSa/s

采集到SD卡：100 kSa/s

? 最低采樣率: 10 Sa/s

? 采集模式：

標準：以采集速率直接數字化

精確：通過平均值來降采樣

典型應用

? 溫度監控

? 振動分析

? 環境監測

? 傳感器數據采集

FIR濾波器生成器

Moku:Lab FIR濾波器生成器可以實時設計和生成低通、高通、帶通和帶阻有限脈沖響應濾波器，高達支持14,819系數。用戶可以通過Moku:Lab iPad 操作界面對濾波器在頻域和時域的響應進行微調以適應特定應用需求，可選擇配置4種頻率響應類型，5種常見脈沖響應和多達8種窗口函數。

儀器特點

? 可從時域或頻域實時設計和配置濾波器

? 可視化濾波器的傳遞函數，脈沖和階躍響應或群和相位延遲

? 直觀的數字信號處理示意框圖，內置探測點用于監測不同階段的信號

? 可以直接載入濾波器系數或者輸入方程式用于創建自定義脈沖響應

主要參數

? 獨立通道：2

? 不同采樣率下的可用系數范圍:

? 232 @ 15.63 MHz

? 928 @ 3.906 MHz

? 3712 @ 976.6 kHz

? 14819 @ 244.1 kHz

? 系數精度：最高24位

? 濾波器的設計：時域脈沖響應、頻域響應

? 脈沖響應：矩形、sinc、輸入方程式和自定義等

? 頻率響應：低通、高通、帶通、帶阻

典型應用

? 脈沖響應模擬

? DSP系統設計

? 噪聲過濾

? 信號放大

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郵箱：michael_rao@basicae.com

原文標題：【產品分享】Moku:Lab 多功能電子測量儀

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審核編輯:湯梓紅