这次回顾和问答是对我们的网络研讨会的补充，题为 采用基于 FPGA 的仪器进行自由空间光通信， 我们将于 2 年 2024 月 XNUMX 日与 Physics World 联合举办此次活动。如果你无法现场参加，你可以 注册并获取点播链接.
除了网络研讨会摘要之外，我们还针对以下选定的观众问题提供深入的解答。
网络研讨会回顾
在本次演讲中，我们概述了自由空间光 (FSO) 通信，包括优势、挑战和关键测量技术。我们介绍了基于 FPGA 的 Moku 平台及其可重构测试和测量仪器套件，包括 Moku 波形发生器, 锁相放大器和 时间间隔与频率分析仪，为光通信开发提供了一种简化的方法。在现场演示中，我们使用 多仪器并行模式。然后，我们生成一系列数字数据，并通过两种不同的方式将其编码到载波上：通过振幅键控 (ASK) 和脉冲位置调制 (PPM)。最后，我们使用 Moku 锁相放大器和时间与频率分析仪检测和解码波形。
观众提问
如何使用 Moku 逻辑分析仪/模式生成器编程不同的电压水平？
在网络研讨会演示中，我们生成了四个离散电压电平的模式，这些电压电平无限重复，然后我们将其编码到载波上。值得注意的是，Moku 逻辑分析仪/码型发生器 仪器的功能可能非常不同，具体取决于您是使用单个仪器还是在多仪器模式下使用它，以及您使用的硬件。当单独使用时， Moku:Pro 逻辑分析仪利用四个物理输入端口和一个外部触发端口，并且只能解码 5 位数字。但在多仪器模式下，逻辑分析仪可以与其他 Moku 仪器发送和接收 16 位有符号整数。
要访问模式生成器功能，请点击 Moku 逻辑分析仪右下角的脉冲符号，如图 1 所示。在这里，您可以更改位的值来编程序列。位 0 至 14 控制输出电压的幅度（其中位 0 的影响最小，位 14 的影响最大），而位 15 控制符号——允许输出电压在 -5 V 至 +5 V 之间变化。更多信息，请查看此链接。 视频 解释如何使用模式生成器在 Moku:Pro 上制作序列。
图 1：要访问模式生成器功能，请单击 Moku 逻辑分析仪仪器右下角的脉冲符号。
相位计仪器是否只是一个在输入端带有 PLL 的锁相放大器？
Moku 相位表 以及 锁相放大器 相似之处在于它们都可以对输入信号执行双相解调以确定相位和幅度信息。但是，它们之间存在几个关键差异。Phasemeter 确实依靠锁相环 (PLL) 来检测和锁定输入信号。LO 信号不是由固定频率振荡器提供，而是由数控振荡器 (NCO) 提供。当检测到输入和 LO 信号之间的相位偏差时，NCO 将调整其频率以匹配输入，从而创建一个闭合反馈环路，可以以微弧度精度测量幅度、频率和相位累积。此外，由于相位差是通过积分器测量的，因此 Phasemeter 可以测量完整的、未包裹的相位信息 - 如果您预计实验中会出现较大的相移，这将非常有用。
然而，相位计的工作频率范围比锁定放大器低（分别为 300 MHz 和 600 MHz），并且需要强周期信号才能锁定。使用 Moku 的锁定放大器，也可以很容易地实现 PLL。 波形发生器 作为 NCO。如果您需要高带宽或信号较弱或间歇性，锁定放大器通常是最佳选择。
Moku 可以用于量子密钥分发等相关技术吗？
量子密钥分发是量子密码学领域的一项技术，它依赖于纠缠光子对的生成和检测来提高数据传输的安全性。虽然这种纠缠光子对的生成通常依赖于强大的激光和非线性晶体，但 Moku PID 控制器 以及 激光锁频/稳频器 可用于稳定此类设置中的激光。要了解如何在实际设置中部署 PID 控制器，请查看此 项目案例研究.
Moku 时间间隔与频率分析仪 也是一种用于纠缠光子对的出色巧合探测器。在典型的 Hanbury-Brown-Twiss 设置时间与频率分析仪可检测由一对光电二极管产生的光子到达事件。由于间隔间死区时间为零，数字箱分辨率高达 0.78 ps，并且能够以高达 10M 个事件/秒的速度对事件进行时间标记，因此使用时间与频率分析仪可以精确测量符合率和相关函数。
Moku 示波器可以显示星座图吗？
在正交幅度调制等技术中，信息被编码在两个相位相差 90° 的载波中。在解调和恢复这些基带信号后，通常使用星座图分析结果，星座图显示相对的 I 和 Q 正交图。这些值通常位于紧密的簇内（因此称为“星座”），并且可以通过簇相对于彼此的分辨率来评估系统的性能。
Moku 示波器 具有 XY 模式，可显示两个基带信号相互绘制的关系。要访问此功能，请在右侧面板上启用数学通道。将符号更改为“XY”，如图 2 所示。虽然示波器目前不提供用于分析星座图的专用工具（例如 EVM），但它确实提供了快速反馈。此外，通过界面顶部的云共享按钮，可以轻松地将示波器轨迹导出到主机 PC。
图 2：使用 Moku 示波器中数学通道的 XY 函数查看两条相互绘制的轨迹。
Moku 时间频率分析仪是如何实现亚皮秒级授时精度的？
Moku:Pro 最大输入采样率为 5 GS/s，对应时钟周期为 200 ps。这意味着单纯计算时钟周期数无法提供足够的分辨率。为了以高精度测量时钟周期之间发生的事件，必须使用混合方法。
在时间数字转换器 (TDC) 中，精细时间测量是通过插值实现的 抽头延迟线，它使用一系列固定延迟和锁存器来计算开始和停止信号之间的时间差。但重要的是要知道，抽头延迟线不适合测量长时间段。它们与粗略测量数据相结合（或混合）以返回完整的时间间隔信息。
Moku 设备完全基于可重构 FPGA。它们没有物理延迟线或专用芯片。时间数字转换器 (TDC) 完全通过 FPGA 实现，插值和混合由数字信号处理算法执行。基于 FPGA 的硬件的效率和速度使 Moku 时间间隔与频率分析仪 以 780 fs 的最小时间分辨率来区分事件。
感谢您观看我们的网络研讨会。我们期待再次见到您。
如需更深入的演示，请查看我们的 网络研讨会页面 来点播观看。
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