图1 任意波形发生器AWG4100
一、开发背景
在量子计算、量子精密测量、通信雷达、核磁共振光谱、半导体测试和纳米技术等领域，任意波形发生器 (AWG)凭借其出色的分辨率和带宽等性能有着非常普遍和广泛的应用。例如，通过AWG控制声光调制器实现激光调制，在离子阱实验中，利用AWG产生射频电压实现离子囚禁，或者在微波雷达方向，AWG输出的信号经调制后产生的脉冲电磁波对目标位置进行探测。随着AWG在科研和工业上广泛应用，用户对AWG分辨率和带宽等性能及良好操作体验等的需求也越来越高。
为了更好地满足客户需求，任意波形发生器AWG4100设计有4个通道，每个通道可以独立产生高达1.2 GSa/s采样率、16位垂直分辨率的单端波形输出。每个通道还拥有最大512 MSa的存储深度，同时提供独立和组合播放两种模式，能够轻松应对各种不同场景的复杂波形需求。
除性能行业领先外，该款产品体积小且兼具成本效益，用户使用体验极佳。主导这款产品开发设计的总工程师张俊斌博士介绍道：“我们始终以成就客户为目标，在设计这款产品时，不仅关注优异的性能指标与丰富的功能，同时也重视其外观与易用性，从产品连接到波形编辑与下载，我们的产品能够为客户节省更多调试的时间，让客户专注于自己的工作，这同样具有非常大的价值”。
此外，该款产品已经在公司内部磁共振产品线EPR等大型科学仪器中使用，产品线总监许克标博士表示：“AWG4100整体简单易用，特别适合科研人员，例如，设备调试只需要10分钟左右即可完成；配套软件的UI设计简洁易用且可以直观预览波形效果；DDS模式可快速产生四个相位相干的射频源；自定义波形编辑语法简单易懂等”。
图2 实验人员使用AWG4100
二、产品特点
01 灵活地创建波形阵列
为了支持用户生成较长且更复杂的波形，AWG4100为每个通道提供了512 MSa的存储深度。同时提供独立和组合播放两种模式，支持用户根据自己的需要同时使用多个通道，分别播放不同类型的信号，可以是常用的正弦波，也可以是用户自定义的各类特殊复杂信号。基于以上特点，AWG4100可以适用于各种应用场景，给信号的创建带来无限可能。
02 简便的操作使用方式
AWG4100提供操作简洁的控制软件，可以通过软件直接方便的产生正弦波信号，或者在软件上使用类Python语言进行编程创建应用波形。同时，AWG4100还提供SDK支持用户直接使用流行的编程语言C++、Python等进行二次开发。
03 面向未来的扩展
AWG4100产品考虑到不同应用场景的需要，比如在超导量子计算中，随着量子比特数目增加，需要更多的AWG通道及同步通道，产品支持通过高效的同步接口和选配的同步控制系统可以实现多台设备间的同步，扩展更多的通道。
04 强大的产品技术支持
国仪量子拥有强大的技术研发团队，任意波形发生器AWG4100已经在公司的量子钻石单自旋谱仪、电子顺磁共振谱仪等大型仪器内部使用并运行良好，目前AWG4100已全面投产，可立即交付。我们的工程师团队可以为客户提供及时的技术支持，为客户的使用保驾护航。
三、产品参数
图3 AWG4100主要产品参数
第二次量子革命的核心是实现单量子态的操控与读取，这都离不开高性能的数据采集与信号发生系统的支撑。国仪量子面向第二次量子革命推出的量子测控解决方案，除任意波形发生器外，还涵盖任意序列发生器、量子态控制与读出系统、锁相放大器等多款设备，这些都是量子信息系统的“心脏”。未来，国仪量子将继续研发性能更优，使用体验更好的量子测控系列产品，为客户提供更综合完善的技术解决方案。