通量斜坡调制 SQUID 信号的在线解调与触发

由于 SQUID 的周期性特征，基于 SQUID 的读出需要合适的线性化技术。通量斜坡调制是一种常用的线性化技术，通常应用于微波 SQUID 多路复用器的读出，且近来也用于直流 SQUID。通量斜坡调制在信号处理链中需要额外一级，以在进一步处理前对 SQUID 输出信号进行解调。对于低温微热量计，这些事件表现为快速指数上升、缓慢指数衰减的脉冲，需由触发引擎探测并由存储逻辑记录。由于解调与事件检测可显著降低数据率，希望在测量时于所部署的快速 FPGA 逻辑上完成这两步，再将数据传至通用处理器。本文中，我们展示了在 SoC-FPGA 上运行时计算的高效多通道通量斜坡解调实现。此外，提出了一种在线触发与缓冲机制的概念与实现，及其依赖于缓冲大小的理论触发丢失率。两个 FPGA 模块均可工作于最高 500 MHz 时钟频率，并能高效处理 32 通道。利用铁-55 源辐照产生事件、并由微波 SQUID 多路复用器读出的磁微热量计进行测量，验证了模块的正确功能与数据缩减能力。