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RI-Pump通道的编程包括: MCU的指令、MCU的数据、控制寄存器、波形索性表、波形仓库和模拟电路配置6类数据。 其中MCU指令+MCU数据可用于编程发出触发码字以及实时修改控制寄存器; 控制寄存器可用于指定调制频率、调制相位等参数; 波形索引表定义了从波形ID到波形地址和长度的映射,波形仓库定义了波形具体的采样点数据。 模拟电路配置用于设置变频增益和输出频率。 下图是RO通道数字部分的编程控制模型。
RI-Pump通道的波形输出由AWG模块MCU发出的码字触发。 对于输出波形而言,MCU发出的码字定义波形的索引ID, 索引ID输入到波形索引表之后输出波形在波形仓库中的起始地址和长度, 接着波形仓库利用起始地址和长度将对应采样点的原始数据输出。 原始数据经过希尔伯特变换后增加了虚部数据(滤除了负频), 接着数据进入正交数字混频模块,与NCO产生的单音信号混频后得到调频数据。 上述过程中的原始波形数据、希尔伯特虚部数据、调频数据以及NCO自身产生的单音数据都可以通过数据源选择器选择输出。 经过选择器后,数据首先经过调幅模块,接着经过半带滤波器进行插值、然后再经过MIX模块进行采样频率搬移, 半带滤波器和MIX模块都支持旁路功能,因此最终波形输出支持NRZ、MIX、HBNRZ和HBMIX四种模式。 最后经过DAC和外部模拟混频后输出读出激励波形。
Pump通道输出的使能信号由MCU码字触发输出, 当MCU输出码字的对应位使能后,脉冲发生模块从寄存器或波形索引表得到脉冲长度控制数据, 并将指定长度的脉冲信号通过I/O直接输出。
由于RI-Pump通道有且仅有基带处理单元存在状态机, 当RI-Pump通道由于上位机强制中断程序或者MCU配置了错误指令而产生异常时, 为了清除RI-Pump通道的异常状态, RI-Pump通道提供了软复位功能,支持通过调用驱动API来执行软复位操作, 其能够使得状态机从异常中恢复,从而使得下一次历史无关配置项能够正确执行。
读出芯片兼容射频直出功能,射频直出时读取激励信号使用了高阶奈奎斯特域频率,考虑DAC采样率超频到8 GSps,使用mix-mode模式时等价采样率为16 GSps。6~7 GHz的输入频率会由于0阶保持输出功率存在sinc滚降,归一化的信号输出功率如上图红色部分所示。可以看到7 GHz输出相比直流输出功率下降了6.5 dB,6~7GHz工作范围内,功率平坦度约为2 dB。 AWG的波形输出支持3种工作模式,分别是波形直出模式、调制模式、NCO Only模式。一般情况下,直出模式用于量子实验,通过直接输出包含多个读出频率的波形,可以实现对多个量子比特的并行读出;调制模式用于腔频扫描等应用,通过实时修改NCO频率,可以实时改变输出频率,配合DAQ进行实时读取,可以实现扫频功能。若基带信号包含多个频点,还能实现多频点并行扫描功能;NCO Only模式可以输出连续波形,方便连接外部仪器上进行测试,用于芯片本身的测试,

