The MUSCAT Readout Electronics Backend: Design and Pre-deployment Performance
The MUSCAT Readout Electronics Backend: Design and Pre-deployment Performance
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MUSCAT 读出电子后端：设计和预部署性能
DOI：
10.1007/s10909-022-02868-9
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发表时间：
2022
影响因子：
2
通讯作者：
Rowe S
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Rowe S
MUSCAT是一种新的大画幅1.1毫米连续照相机，用于本地和星系外天文学，目前安装在50米大毫米望远镜上。焦平面上填充了1458馈电喇叭耦合铝LEKIDs，冷却到130 mk，并通过6个频分复用RF读出链读出，每个读取链具有500 MHz带宽。标称多路复用比为每链250个谐振器，谐振器之间的平均间距为2 MHz。在每个RF链中，使用带有MUSIC DAC/ADC的ROACH2 FPGA板上的BLAST-TNG固件进行多路波形生成/分解。正交调制中频信号混合到LEKID读出带上的定制卡上，该卡上装有IQ混频器，可编程合成器以及额外的可编程输入和输出增益控制和滤波。在低温恒温器内，射频信号在到达焦平面阵列之前被衰减，然后在4K时被放大。新颖的软件系统控制所有可编程硬件，并处理来自LMT仪器控制系统的指令，以记录和存储观测数据，以及执行自动谐振器返回，并为望远镜操作员提供快速查看分析结果。在本文中，我们介绍了低温和室温电子器件的详细设计和实验室性能，以及软件控制系统。
MUSCAT is a new large-format 1.1 mm continuum camera for local and extra-galactic astronomy currently being installed at the 50 m Large Millimetre Telescope Alfonso Serrano, LMT. The focal plane is populated with 1458 feedhorn coupled Aluminium LEKIDs, cooled to 130 mk, and read out with 6 frequency division multiplexed RF readout chains, each with a 500 MHz bandwidth. The nominal mux ratio is250 resonators per chain with an average spacing of 2 MHz between resonators. In each RF chain, the multiplexed waveform generation/decomposition is performed with the BLAST-TNG firmware on a ROACH2 FPGA board with a MUSIC DAC/ADC. The quadrature modulated IF signals are mixed to and from the LEKID readout band on a custom card that houses IQ mixers, a programmable synthesizer, and additional programmable input and output gain control and filtering. Within the cryostat, the RF signals are attenuated prior to reaching the focal plane array and then amplified at 4K. A novel software system controls all the programmable hardware and handles instructions from the LMT instrument control system to record and store observation data, as well as performing automated resonator retuning and providing results of quick look analysis to the telescope operators. In this paper, we present the detailed design and in-lab performance of the cryogenic and room temperature electronics, and the software control system.
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