2016年07月07日

量子ビット制御装置 2 「装置間の位相コヒーレンス」

相も変わらず、装置の間の位相コヒーレンスを測定しています。

二つのUCSB大学FPGA+D/A変換器と、自分で構成したA/D変換器+FPGAの間の位相を測定しました。UCSB製のFPGA+D/A変換器が二台になったことが前回と違う点です。こうすると、UCSB製のD/A変換器間の位相コヒーレンスを測定することができます。3つとも10MHzのルビジウム発振器と位相ロックしています。0MHzの基準周波数で1000MHzと、800MHzの発振器をロックしているので、位相ノイズは3桁増です。


分かったことは、二つのUCSB大製のFPGA+D/A変換器の位相コヒーレンスは保たれているという点でした。となると、私たちのD/A変換器のサンプリング周波数を規定しているPhaseMatrix社の発振器は、ゆらぎではなく、周波数オフセットしています。それも約40mHzとわずかです。

PhaseMatrix社の発振器は、良いものだと信じたいのですが、二つのD/A変換器間の位相がきっちり揃っているのを見ると、少し疑いたくなるものです。UCSB製のFPGAボードには、そんなに高安定な発振器が載っているわけではないので(FPGA内のPLLと、四逓倍器)、たまたま二台とも同じ系統誤差で周波数オフセットしている、と考えたいですね。

(追記します)。

b0
上の図は、自分で構成したA/D変換器と、UCSB大のD/A変換器との位相のずれを、50MHzの搬送波で測定したものです。位相が途中で90度飛んでいるのが分かります。この部分が実はいちばん気にしていたクロックジッタの部分でした。この位相の飛びの部分を拡大すると、下のような図となります。

b1
これは、UCSB製のFPGA側からのトリガを、A/D変換器のどちらのサンプリング点で受けようか迷っていることを意味します。今回は位相が回っているので、危険な域を脱するとこのようなジッタは見えなくなります。50MHzの90度位相なのでちょうど5nsと、A/D変換器のサンプリング周期に対応していますね。

この周波数の僅かなズレはどうしようもなさそうなので、自分のD/A変換器から位相コヒーレントな波形を送って、自身で観測ができるようにします。これで位相の問題は解決ですが、追加で作業となりました。


jjq303dev at 23:30│Comments(0)制御装置 

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日々徒然過ごしている研究員。

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