論文の概要: Non-Linearities In Atomic Quantum Receivers: Harmonic And Intermodulation Distortion

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2412.16366v1
• Date: Fri, 20 Dec 2024 21:56:45 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2024-12-24 15:55:53.045746
• Title: Non-Linearities In Atomic Quantum Receivers: Harmonic And Intermodulation Distortion
• Title（参考訳）: 原子量子受信器の非線形性:高調波・変調歪
• Authors: Luís Felipe Gonçalves, Teng Zhang, Georg Raithel, David A. Anderson,
• Abstract要約: Rydbergセンサーは、無線周波数検出(RF)にユニークなアプローチを提供する。 Rydberg原子受信機における非線形応答と歪み挙動は、性能指標の評価と確立に不可欠である。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 6.147748528183358
• License:
• Abstract: Rydberg sensors offer a unique approach to radio frequency (RF) detection, leveraging the high sensitivity and quantum properties of highly-excited atomic states to achieve performance levels beyond classical technologies. Non-linear responses and distortion behavior in Rydberg atom receivers are critical to evaluating and establishing performance metrics and capabilities such as spur-free dynamic range and tolerance to unwanted interfering signals. We report here on the measurement and characterization of non-linear behavior and spurious response of a Rydberg atomic heterodyne receiver. Single-tone and two-tone testing procedures are developed and implemented for measurement of harmonic and inter-modulation distortion in Rydberg atomic receivers based on multi-photon Rydberg spectroscopy and radio-frequency heterodyne signal detection and demodulation in an atomic vapor. For a predetermined set of atomic receiver parameters and RF carrier wave in the SHF band near-resonant to a cesium Rydberg transition, we measure and characterize atomic receiver selectivity, bandwidth, roll-off, compression point (P1dB), second-order (IP2) and third-order (IP3) intercepts, and spur-free dynamic range. Receiver intermodulation distortion is characterized for the case of an interfering signal wave applied at two frequency offsets relative to the near-resonant reference local oscillator, $\Delta F/F= 10^{-4}$ at 6dB and $10^{-6}$ at 22dB single-tone bandwidths, respectively. We observe that under suitable operating conditions the atomic receiver can exhibit a suppression of harmonic and inter-modulation distortion relative to that of classical receiver mixer amplifiers. Finally, we describe how the non-linear behaviors of atomic receivers can provide unique, controllable RF signatures inaccessible by classical counterparts and propose their use to realize secure communication modalities and applications.
• Abstract（参考訳）: Rydbergセンサーは、高周波(RF)検出にユニークなアプローチを提供し、高励起原子状態の高感度と量子特性を利用して、古典的技術を超えた性能レベルを達成する。 Rydberg 原子受信機における非線形応答と歪み挙動は、スプリットフリーなダイナミックレンジや不要な干渉信号に対する耐性などの性能指標と能力の評価と確立に不可欠である。 本稿では,Rydberg原子ヘテロダイン受信機の非線形挙動の測定と評価について報告する。 多光子Rydberg分光法と高周波ヘテロダイン信号検出と原子蒸気の復調に基づく、Rydberg原子受信機における高調波および変調間歪みの測定のために、シングルトーンおよび2トーン試験法を開発し、実装した。 セシウムRydberg遷移に近接するSHFバンドにおける所定の原子受信パラメータとRFキャリア波に対して、原子受信機選択率、帯域幅、ロールオフ、圧縮点(P1dB)、第2次(IP2)および第3次(IP3)インターセプト、およびスパイスフリーダイナミックレンジを測定し、特徴付ける。 受信器の変調歪みは、近共振基準局所発振器に対して2つの周波数オフセットで印加される干渉信号波と、6dBで$\Delta F/F=10^{-4}、22dBのシングルトーン帯域で$10^{-6}の場合に特徴付けられる。 適切な動作条件下では、原子受信機は、古典的な受信機ミキサー増幅器と比較して、高調波および変調間歪みを抑えることができる。 最後に、原子レシーバの非線形動作が、古典的にアクセスできないユニークな制御可能なRFシグネチャをいかに提供できるかを説明し、それらを用いてセキュアな通信モダリティと応用を実現するかを提案する。

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