系统架构

AWG采用分层处理架构，包含：

• 波形生成层：基于FPGA实现插值算法（如x4 sin(x)/x补偿）
• 数据转换层：高速DAC模块（16位分辨率，JESD204B接口）
• 信号调理层：宽带放大器（DC-25 GHz）与可调滤波器组

数字化波形生成模型

设目标波形函数为s(t)s(t)，AWG通过以下过程实现信号重构：

采样量化：其中Ts=1/fs为采样周期，B为DAC位数（典型值14-16 bit）

数模转换：

输出信号经DAC重建为：

h(t)为DAC重构滤波器冲击响应

频域补偿：

为修正sin(x)/x滚降效应，需在数字域预加重：

关键性能参数分析

技术实现

多通道同步控制

量子计算等应用要求多通道AWG具备ps级同步精度：

• 时钟树设计：采用分布式PLL架构，时延偏差<200 fs
• 数字校准算法：基于互相关分析的自动时延补偿
• 测试数据：8通道AWG同步触发抖动<1.5 ps（rms）

实时波形生成技术

通过JESD204B协议实现FPGA与DAC间高速数据传输：

• 每通道数据速率：12.5 Gbps
• 协议开销：<5%（对比LVDS接口）
• 典型应用：生成5G NR 256QAM信号，误差矢量幅度（EVM）<2%

应用案例

量子比特控制

超导量子芯片操控实验表明：

• AWG生成纳秒级微波脉冲（DRAG波形）
• 相位相干性保持时间>100 μs（满足表面码纠错需求）
• 栅极保真度达99.95%（IBM Quantum实验数据）

毫米波通信测试

在28 GHz载波频段验证：

• 生成2 GHz带宽OFDM信号（PAPR=8 dB）
• ACLR（邻道泄漏比）优化至-50 dBc
• EVM性能提升30%（对比传统矢量信号源）