实时预补偿选件

HDAWG-PC 实时预补偿选件，是用于确保 HDAWG 任意波形发生器产生的信号与待测设备接收信号的精确匹配。通过逆滤波原理，此选件可将信号路径中失真的影响降至最低。HDAWG-PC 的核心部分是一系列参数可调的数字滤波器。在波形转换为模拟信号前，运用这些滤波器可实现实时预补偿。

HDAWG-PC 的典型用例是在低温环境下的样品测量实验。在这些实验中，从任意波形发生器到样品的线路会不可避免地引入多种类型的信号失真。精确配置的预补偿滤波器可以补偿以下几种类型的信号失真：

• 由偏置器和隔直器中的高通滤波器导致的信号滚降
• 由芯片焊接和平面电路设计中的寄生电容导致的上过冲
• 由寄生电感导致的下过冲
• 由阻抗不匹配导致的反射和驻波
• 放大器振铃

HDAWG-PC 的工作模式是实时的，因此可以校正长达几秒钟的长波形，而不占用波形内存。实时预补偿是唯一以动态生成模式跟踪多个脉冲前历效应的方法，类似于采用快速反馈进行量子纠错。

所有滤波器参数都可以通过测量待测设备失真信号的阶跃响应来优化。 LabOne 的预补偿仿真器可对模拟的 AWG 输出、理想波形，以及用户上传的测量信号之间进行直接比较。用户可独立设置每个线性滤波器，从最大信号失真入手，循序渐进地消除所有信号失真。仿真器用于将测量信号与仿真结果进行匹配。进而将推导出滤波器参数并传送至硬件。仿真器适用于所有滤波器。如果后序的测量结果表明需要进一步微调，则可通过监视被测信号进行在线快速精调以获得完美的阶跃响应。在传输函数不变的前提下，滤波器的优化参数适用于所有波形。使用 LabOne AWG 定序器，结合实时预补偿选件，定序器编辑的波形信号将与待测设备接收到波形信号精准匹配。

高通补偿

高能补偿是通无限脉冲响应 (IIR) 滤波器实现的。IIR 滤波器拥有精细可调的时间常数，通过积分反转交流耦合的效应，进而补偿交流耦合导致的失真。为了避免过载，当输入信号平均值非零时，可通过 AWG 的定序器在脉冲间隔期间重置高通补偿模块。预补偿信号会随时间线性增长，输出的极值受限于 AWG 的输出电压范围，因此需要在方波的最大幅值和脉冲最大宽度之间做一个折中。

指数补偿

指数补偿是通过在信号中增加多个指数衰减项实现的。用户可以通过多至 8 个指数衰减滤波器校正电路中存在的多处寄生电感或寄生电容。对上过冲和下过冲小于 10% 的信号，指数补偿模块可以精确消除失真。在这种情况下，波形的失真模型可以由几个指数衰减项叠加来精确描述。

弹射补偿

弹射补偿是通过叠加经过延迟后输入信号来实现的，它可以补偿由于信号多次反射引起的频域范围的干涉或时域范围的延迟。可调的延迟范围可以应对最长 10 米 RG58 型连接线内的驻波。

有限脉冲响应 (FIR) 补偿

FIR 滤波器通过调节信号阶跃响应边缘实现 纳秒量级的失真补偿，补偿后的失真可小于 1%。带宽与 HDAWG 匹配的放大器可能差生时间在纳秒l量级的振荡， 这是最典型的FIR 滤波器应用。如果系统中存在多个驻波，则 FIR 滤波器还可以用作弹射补偿的扩展。 与其他滤波器相比，FIR 滤波器拥有高度的灵活性和优异的性能，参数优化过程更加高级。 FIR 滤波器可以用 LabOne API 进行配置：在参数调节过程中，可用 Python、MATLAB^® 或 LabVIEW^® 中提供的 FIR 模型模拟测量的阶跃响应，使用数值优化工具减小测量响应函数和理想响应函数的偏差。