Sistema de RF con modulación IQ para la lectura de detectores de inductancia cinética

Abstract

RESUMEN: En este trabajo se ha realizado parte de un sistema de lectura de detectores de inductancia cinética (KID – Kinetic Inductance Detector). Estos detectores están hechos con materiales superconductores enfriados a temperaturas criogénicas, y se utilizan para construir receptores ultrasensibles en aplicaciones de radioastronomía entre otras. Los sistemas de lectura de RF se emplean para la evaluación de los detectores KID, que son resonadores acoplados a una línea de transmisión. Cada KID tiene una frecuencia de resonancia que se ve modificada si detecta una onda incidente. Las señales de lectura son señales multitono de fase aleatoria generadas en baja frecuencia, 10 y 250 MHz y que son convertidas a las frecuencias de resonancias de los KID del orden de cientos de Megahercios a pocos Gigahercios. El sistema desarrollado permite la conversión de esas señales de baja frecuencia a señales de alta frecuencia (RF), en el rango de 760 MHz a 1 GHz. La conversión hacia arriba se consigue mediante un modulador IQ, que modula las señales en fase y cuadratura y genera una señal en RF. Además, el sistema permite un control de la potencia de la señal que se regula mediante componentes tales como conmutadores y un atenuador variable, ajustando la potencia que llega a cada KID y permitiendo realizar las medidas en sistemas con diferente número de detectores.

ABSTRACT: In this work, part of a readout system for Kinetic Inductance Detectors (KID – Kinetic Inductance Detector) has been developed. These detectors are made of superconducting materials cooled down to cryogenic temperatures, and they are used for ultrasensitive receivers in radio astronomy among other applications. Readout systems are used for the evaluation of KID detectors, which are resonators coupled to a transmission line. Each KID has a resonance frequency which is modified under a detected incident wave. The reading signals are random phase multitone signals generated at low frequencies, 10 to 250 MHz, and they are upconverted to the KID resonance frequencies on the order of hundreds of Megahertz to a few Gigahertz. The developed system allows the conversion of these low-frequency signals to high-frequency signals (RF), from 760 MHz to 1 GHz. Up-conversion is achieved with an IQ modulator, which modulates the signals in phase and quadrature. and generates the RF signal. In addition, the system allows signal power control though components such as switches and a variable attenuator, adjusting the power reaching each KID and being able to carry out measurements in systems with different number of detectors.