41583 - ELETTRONICA DELLE TELECOMUNICAZIONI LS-B

Conoscenze e abilità da conseguire

Il corso si propone di fare acquisire allo studente conoscenze relative alle architetture ed ai circuiti elettronici avanzati impiegati nei sistemi di Telecomunicazioni terrestri e spaziali e di affrontare le relative metodologie di progettazione. In particolare si intende fornire le conoscenze sui principi architetturali e tecnologici dei ricetrasmettitori radio, sui circuiti di generazione e ricostruzione di portanti sinusoidali e sulla teoria del rumore nei circuiti elettronici per altissime frequenze. Il corso si propone infine di fornire esempi concreti di realizzazione di circuiti per ricetrasmettitori radio nelle più moderne tecnologie implementative

Contenuti

Modulo Ing. Corrado Florian

Introduzione ai circuiti monolitici a microonde: terminologia, bande di frequenza, materiali, componenti circuitali, CAD di simulazione, prodotti.

Oscillatori: analisi condizione di oscillazione di un circuito: criterio di Barkausen

Oscillatori: analisi condizione di innesco di un circuito. Analisi oscillatori a tre punti. Oscillatori a resistenza negativa. Oscillatori al quarzo.

Oscillatori stabilizzati con risonatore dielettrico. Oscillatori controllati in tensione. Rumore di fase negli oscillatori. Rumore nei dispositivi elettronici attivi e passivi: rumore bianco e colorato.

Introduzione sintetizzatori. Anello ad aggancio di fase: concetti fondamentali. Esempio di progetto VCO in banda X completamente integrato.

PLL: Dinamica dell'anello nello stato di Lock. Charge pump PLL. PLL di ordine I e II. Rumore di fase nei PLL.

Architetture di sintetizzatori di frequenza. Architettura N-intera. Architettura N-frazionale. Esempio prodotto commerciale: PLL.

Architetture dual loop. Divisori di frequenza, prescaler. Divisori di frequenza multi-modulo. Riassunto sintesi di frequenza. PLL come demodulatori. Frequency pulling dell'oscillatore. Injection locking. Load pulling. Pushing dell'oscillatore. Caratteristiche fondamentali oscillatori, analisi data sheet del VCO.

Analisi dei data sheet di DRO. Generazione di frequenza in quadratura. Rumore nei circuiti elettronici. Processi casuali ed ergodici. Densità spettrale di potenza. Densità spettrale di potenza nella formula del rumore di fase.

Rumore nei dispositivi elettronici. Rumore bianco e colorato. Rumore termico, rumore flicker, rumore shot, rumore G-R. Circuito equivalente resistenza rumorosa. Bilancio energetico rumore termico. Concetto di potenza di rumore disponibile e adattamento. Circuito equivalente rumoroso dei bipolari, del diodo e dei FET.

Misure di rumore a bassa frequenza. Sorgenti di rumore indipendenti, incorrelate. Sorgenti di rumore equivalenti alle porte del dispositivo. Calcolo della correlazione. Correlazione normalizzata. Calcolo del passaggio dalle sorgenti indipendenti alle sorgenti equivalenti correlate. Calcolo del rumore complessivo di un circuito lineare.

Mixer. Concetti fondamentali. Generazione dei prodotti di mixing. Figure di merito e parametri caratteristici dei mixer. Tipologie di mixer. Bilanciamento, concetti introduttivi. Mixer a diodi: il diodo schottky, scelta del diodo, sintesi delle reti IF, RF e LO per mixer a singolo diodo.

Mixer a diodo singolo. Reti di matching. Matching a grande segnale. Funzionamento dei diodi con e senza polarizzazione. Ibridi e Balun. Strutture bilanciate in microstriscia.

Mixer bilanciati. Mixer singolarmente bilanciato con ibrido a 180°. Esempio: RAT RACE mixer. Mixer doppiamente bilanciati ad anello. Mixer subarmonici. Mixer a reiezione di immagine. Esempio: mixer singolarmente bilanciato subarmonico a reiezione di immagine.

 

 

Modulo Ing. Massimo Comparini

Elementi generali di un sistema di telecomunicazioni.

Cenni sulle comunicazioni via satellite. Richiami sulle modulazioni.

Esempi di modulatori e trasmettitori.

Ricevitori: criteri architetturali e diagramma a blocchi.

Ricevitori super eterodina. Ricevitori di comando per applicazioni spaziali. Front end.

Sorgenti di rumore.

Receiver noise equation.

Ricevitori: parametri di merito, cross-modulazione, sensibilità, dynamic range, desensibilizzazione, blocking, intermodulazione, ACPR.

Front end, reiezione dell'immagine.

Ricevitori: media frequenza, filtri ad onda acustica superficiale.

Discriminatore FM

Ricevitori: generazione del segnale di Oscillatore Locale.

Circuiti ad aggancio di fase per la generazione di frequenza.

Moltiplicatori di frequenza. Cenni sul rumore di fase.

Demodulazione numerica. Applicazione dei PLL. Esempio di un radio collegamento spaziale. Sottocomapionamento e recupero della portante. Band Pass Sampling. Acquisizione del segnale (On Board Acquisition).

Testi/Bibliografia

1) Materiale fornito dal docente

2) G. Gonzales, Microwave Transistor Amplifiers, Artech House

3) R. S. Carson, Radio communications concepts: Analog, J.Wiley&Sons

4) B. Razavi, RF Microelectronics, Prentice Hall

5) John L.B. Walker, “High Power GaAs FET Amplifiers” Artech House

6) Stephen A. Maas, “Nonlinear Microwave Circuits” Artech House

Metodi didattici

Lezioni frontali in aula ed esercitazioni al calcolatore in laboratorio CAD

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

La prova di esame è orale

Strumenti a supporto della didattica

Vengono forniti gli stampati delle slide proiettate durante le lezioni ed altre dispense integrative.

Tutto il materiale utilizzato viene reso preventivamente disponibile in forma cartacea in modo da facilitare l'apprendimento durante la lezione.

Il materiale didattico fornito allo studente ricopre la totalità del programma del corso.

Per approfondimenti vengono indicati dei testi di riferimento ed una bibliografia di pubblicazioni scientifiche.

Le esercitazioni saranno svolte nel Laboratorio di Elettronica delle Telecomunicazioni del DEIS.

Le esercitazioni prevedono esempi di progettazione di circuiti utilizzando CAD di progettazione avanzati.
Gli studenti che lo desiderano potranno proseguire il loro apprendimento della materia svolgendo anche la tesi di laurea.

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Corrado Florian