Spectral Engineering for Optimal Signal Performance in the Microwave SQUID Multiplexer
- Autores
- Salum, Juan Manuel; García Redondo, Manuel Elías; Ferreyro, Luciano Pablo; Bonilla Neira, Jesús David; Müller, N.; Geria, Juan Manuel; Bonaparte, J.; Muscheid, T.; Gartmann, R.; Fuster, Alan Ezequiel; Almela, Daniel Alejandro; Hampel, Matias Rolf; Ardila Perez, L. E.; Sander, O.; Kempf, S.; Platino, Manuel; Weber, M.; Etchegoyen, Alberto
- Año de publicación
- 2024
- Idioma
- inglés
- Tipo de recurso
- artículo
- Estado
- versión publicada
- Descripción
- We describe a technique to optimize the dynamic performance of microwave SQUID multiplexer (µMUX)-based systems. These systems proved to be adequate for reading out multiple cryogenic detectors simultaneously. However, the requirement for denser detector arrays to increase the sensitivity of scientific experiments makes its design a challenge. When modifying the readout power, there is a trade-off between decreasing the signal-to-noise ratio (SNR) and boosting the nonlinearities of the active devices. The latter is characterized by the spurious free dynamic range (SFDR) parameter and manifests as an increment in the intermodulation products and harmonics power. We estimate the optimal spectral location of the SQUID signal containing the detector information for different channels. Through the technique, what we refer to as Spectral Engineering, it is possible to minimize the SNR degradation while maximizing the SFDR of the detector signal, thus, overcoming the trade-off.
Fil: Salum, Juan Manuel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas. Comisión Nacional de Energía Atómica. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas. Universidad Nacional de San Martín. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas; Argentina. Karlsruher Institut für Technologie; Alemania
Fil: García Redondo, Manuel Elías. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas. Comisión Nacional de Energía Atómica. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas. Universidad Nacional de San Martín. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas; Argentina. Karlsruher Institut für Technologie; Alemania. Universidad Tecnológica Nacional. Facultad Regional Buenos Aires; Argentina
Fil: Ferreyro, Luciano Pablo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas. Comisión Nacional de Energía Atómica. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas. Universidad Nacional de San Martín. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas; Argentina. Karlsruher Institut für Technologie; Alemania. Universidad Tecnológica Nacional. Facultad Regional Buenos Aires; Argentina
Fil: Bonilla Neira, Jesús David. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas. Comisión Nacional de Energía Atómica. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas. Universidad Nacional de San Martín. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas; Argentina. Karlsruher Institut für Technologie; Alemania
Fil: Müller, N.. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas. Comisión Nacional de Energía Atómica. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas. Universidad Nacional de San Martín. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas; Argentina. Karlsruher Institut für Technologie; Alemania
Fil: Geria, Juan Manuel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas. Comisión Nacional de Energía Atómica. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas. Universidad Nacional de San Martín. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas; Argentina. Universidad Tecnológica Nacional. Facultad Regional Buenos Aires; Argentina. Karlsruher Institut für Technologie; Alemania
Fil: Bonaparte, J.. Comisión Nacional de Energía Atómica; Argentina. Karlsruher Institut für Technologie; Alemania
Fil: Muscheid, T.. Karlsruher Institut für Technologie; Alemania
Fil: Gartmann, R.. Karlsruher Institut für Technologie; Alemania
Fil: Fuster, Alan Ezequiel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas. Comisión Nacional de Energía Atómica. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas. Universidad Nacional de San Martín. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas; Argentina. Karlsruher Institut für Technologie; Alemania. Universidad Tecnológica Nacional. Facultad Regional Buenos Aires; Argentina
Fil: Almela, Daniel Alejandro. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas. Comisión Nacional de Energía Atómica. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas. Universidad Nacional de San Martín. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica; Argentina. Universidad Tecnológica Nacional. Facultad Regional Buenos Aires; Argentina
Fil: Hampel, Matias Rolf. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas. Comisión Nacional de Energía Atómica. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas. Universidad Nacional de San Martín. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica; Argentina. Universidad Tecnológica Nacional. Facultad Regional Buenos Aires; Argentina
Fil: Ardila Perez, L. E.. Karlsruher Institut für Technologie; Alemania
Fil: Sander, O.. Karlsruher Institut für Technologie; Alemania
Fil: Kempf, S.. Karlsruher Institut für Technologie; Alemania
Fil: Platino, Manuel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas. Comisión Nacional de Energía Atómica. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas. Universidad Nacional de San Martín. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica; Argentina. Universidad Tecnológica Nacional. Facultad Regional Buenos Aires; Argentina
Fil: Weber, M.. Karlsruher Institut für Technologie; Alemania
Fil: Etchegoyen, Alberto. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas. Comisión Nacional de Energía Atómica. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas. Universidad Nacional de San Martín. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas; Argentina - Materia
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CRYOGENIC DETECTORS
MICROWAVE SQUID MULTIPLEXING
SIGNAL PROCESSING
SPECTRAL ENGINEERING - Nivel de accesibilidad
- acceso abierto
- Condiciones de uso
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When modifying the readout power, there is a trade-off between decreasing the signal-to-noise ratio (SNR) and boosting the nonlinearities of the active devices. The latter is characterized by the spurious free dynamic range (SFDR) parameter and manifests as an increment in the intermodulation products and harmonics power. We estimate the optimal spectral location of the SQUID signal containing the detector information for different channels. Through the technique, what we refer to as Spectral Engineering, it is possible to minimize the SNR degradation while maximizing the SFDR of the detector signal, thus, overcoming the trade-off.Fil: Salum, Juan Manuel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas. Comisión Nacional de Energía Atómica. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas. Universidad Nacional de San Martín. 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Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas; ArgentinaSpringer/Plenum Publishers2024-02info:eu-repo/semantics/articleinfo:eu-repo/semantics/publishedVersionhttp://purl.org/coar/resource_type/c_6501info:ar-repo/semantics/articuloapplication/pdfapplication/pdfapplication/pdfapplication/pdfapplication/pdfapplication/pdfapplication/pdfapplication/pdfhttp://hdl.handle.net/11336/267124Salum, Juan Manuel; García Redondo, Manuel Elías; Ferreyro, Luciano Pablo; Bonilla Neira, Jesús David; Müller, N.; et al.; Spectral Engineering for Optimal Signal Performance in the Microwave SQUID Multiplexer; Springer/Plenum Publishers; Journal of Low Temperature Physics; 214; 3-4; 2-2024; 272-2790022-2291CONICET DigitalCONICETenginfo:eu-repo/semantics/altIdentifier/doi/10.1007/s10909-024-03049-6info:eu-repo/semantics/altIdentifier/url/https://link.springer.com/article/10.1007/s10909-024-03049-6info:eu-repo/semantics/openAccesshttps://creativecommons.org/licenses/by/2.5/ar/reponame:CONICET Digital (CONICET)instname:Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas2025-09-29T10:21:27Zoai:ri.conicet.gov.ar:11336/267124instacron:CONICETInstitucionalhttp://ri.conicet.gov.ar/Organismo científico-tecnológicoNo correspondehttp://ri.conicet.gov.ar/oai/requestdasensio@conicet.gov.ar; lcarlino@conicet.gov.arArgentinaNo correspondeNo correspondeNo correspondeopendoar:34982025-09-29 10:21:27.67CONICET Digital (CONICET) - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicasfalse |
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Fil: Salum, Juan Manuel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas. Comisión Nacional de Energía Atómica. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas. Universidad Nacional de San Martín. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas; Argentina. Karlsruher Institut für Technologie; Alemania Fil: García Redondo, Manuel Elías. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas. Comisión Nacional de Energía Atómica. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas. Universidad Nacional de San Martín. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas; Argentina. Karlsruher Institut für Technologie; Alemania. Universidad Tecnológica Nacional. Facultad Regional Buenos Aires; Argentina Fil: Ferreyro, Luciano Pablo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas. Comisión Nacional de Energía Atómica. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas. Universidad Nacional de San Martín. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas; Argentina. Karlsruher Institut für Technologie; Alemania. Universidad Tecnológica Nacional. Facultad Regional Buenos Aires; Argentina Fil: Bonilla Neira, Jesús David. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas. Comisión Nacional de Energía Atómica. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas. Universidad Nacional de San Martín. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas; Argentina. 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Karlsruher Institut für Technologie; Alemania Fil: Bonaparte, J.. Comisión Nacional de Energía Atómica; Argentina. Karlsruher Institut für Technologie; Alemania Fil: Muscheid, T.. Karlsruher Institut für Technologie; Alemania Fil: Gartmann, R.. Karlsruher Institut für Technologie; Alemania Fil: Fuster, Alan Ezequiel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas. Comisión Nacional de Energía Atómica. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas. Universidad Nacional de San Martín. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas; Argentina. Karlsruher Institut für Technologie; Alemania. Universidad Tecnológica Nacional. Facultad Regional Buenos Aires; Argentina Fil: Almela, Daniel Alejandro. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas. Comisión Nacional de Energía Atómica. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas. Universidad Nacional de San Martín. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica; Argentina. Universidad Tecnológica Nacional. Facultad Regional Buenos Aires; Argentina Fil: Hampel, Matias Rolf. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas. Comisión Nacional de Energía Atómica. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas. Universidad Nacional de San Martín. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica; Argentina. Universidad Tecnológica Nacional. Facultad Regional Buenos Aires; Argentina Fil: Ardila Perez, L. E.. Karlsruher Institut für Technologie; Alemania Fil: Sander, O.. Karlsruher Institut für Technologie; Alemania Fil: Kempf, S.. Karlsruher Institut für Technologie; Alemania Fil: Platino, Manuel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas. Comisión Nacional de Energía Atómica. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas. Universidad Nacional de San Martín. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica; Argentina. Universidad Tecnológica Nacional. Facultad Regional Buenos Aires; Argentina Fil: Weber, M.. Karlsruher Institut für Technologie; Alemania Fil: Etchegoyen, Alberto. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas. Comisión Nacional de Energía Atómica. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas. 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We describe a technique to optimize the dynamic performance of microwave SQUID multiplexer (µMUX)-based systems. These systems proved to be adequate for reading out multiple cryogenic detectors simultaneously. However, the requirement for denser detector arrays to increase the sensitivity of scientific experiments makes its design a challenge. When modifying the readout power, there is a trade-off between decreasing the signal-to-noise ratio (SNR) and boosting the nonlinearities of the active devices. The latter is characterized by the spurious free dynamic range (SFDR) parameter and manifests as an increment in the intermodulation products and harmonics power. We estimate the optimal spectral location of the SQUID signal containing the detector information for different channels. Through the technique, what we refer to as Spectral Engineering, it is possible to minimize the SNR degradation while maximizing the SFDR of the detector signal, thus, overcoming the trade-off. |
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