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Fabio Filicori

Professore a contratto a titolo gratuito

Dipartimento di Ingegneria dell'Energia Elettrica e dell'Informazione "Guglielmo Marconi"

Temi di ricerca

L'attività di ricerca riguarda prevalentemente lo studio di tecniche per la progettazione di circuiti per applicazioni nel campo delle telecomunicazioni e dell'automazione industriale, la modellistica di dispositivi e sistemi elettronici, la strumentazione e le tecniche di misura per la caratterizzazione e valutazione delle prestazioni di dispositivi e circuiti elettronici. In particolare vengono attualmente affrontati i seguenti temi di ricerca;

1. Studio di convertitori elettronici di potenza per impiego in ambito industriale e automobilistico(controllo elettronico di saldatrici, azionamenti elettrici e sitemi di iniezione elettronica)

2. Sviluppo di modelli non lineari non quasi statici di transistori per alte frequenze ed implementazione in programmi per il CAD di circuiti per microonde.

3. Definizione di metodologie di progetto per amplificatori di potenza ad alta linearità per radiocomunicazioni;

4. Metodi di progetto per oscillatori a controllo di tensione (VCO) a basso rumore di fase.

5. Sviluppo di modelli di rumore non lineare in cui la conversione a RF del rumore di bassa frequenza (flicker, G-R, ecc.) viene descritta attraverso l'introduzione di generatori equivalenti di rumore ciclostazionari, controllati istantaneamente dal regime elettrico di grande segnale a cui il transistore è sottoposto.

6. Sviluppo di un modello comportamentale del canale di acquisizione dati in formato digitale (Sample-Hold+ADC) basato su una nuova serie integrale di tipo Volterra modificato.

L'attività di ricerca riguarda prevalentemente lo studio di tecniche per la progettazione di circuiti per applicazioni nel campo delle telecomunicazioni e dell'automazione industriale, la modellistica di dispositivi e sistemi elettronici, la strumentazione e le tecniche di misura per la caratterizzazione e valutazione delle prestazioni di dispositivi e circuiti elettronici. In particolare vengono attualmente affrontati i seguenti temi di ricerca;

1. Studio di convertitori elettronici di potenza per impiego in ambito industriale e automobilistico(controllo elettronico di saldatrici, azionamenti elettrici e sitemi di iniezione elettronica)

2. Sviluppo di modelli non lineari non quasi statici di transistori per alte frequenze ed implementazione in programmi per il CAD di circuiti per microonde.

3. Definizione di metodologie di progetto per amplificatori di potenza ad alta linearità per radiocomunicazioni;

4. Metodi di progetto per oscillatori a controllo di tensione (VCO) a basso rumore di fase.

5. Sviluppo di modelli di rumore non lineare in cui la conversione a RF del rumore di bassa frequenza (flicker, G-R, ecc.) viene descritta attraverso l'introduzione di generatori equivalenti di rumore ciclostazionari, controllati istantaneamente dal regime elettrico di grande segnale a cui il transistore è sottoposto.

6. Sviluppo di un modello comportamentale del canale di acquisizione dati in formato digitale (Sample-Hold+ADC) basato su una nuova serie integrale di tipo Volterra modificato

Descrizione

1. La modellistica non lineare di transistori per la progettazione di circuiti integrati a microonde ed onde millimetriche è particolarmente complicata a causa della compresenza di effetti non lineari e di memoria. Allo stato attuale, nella progettazione vengono impiegati modelli a circuito equivalente che descrivono il comportamento del dispositivo in termini di componenti elettrici concentrati. Questi modelli sono sufficientemente accurati per diverse applicazioni, ma si sono rivelati ampiamente inadeguati nella progettazione degli amplificatori di potenza a bassissima distorsione impiegati nei moderni ponti radio ad alta capacità Si intendono perciò sviluppare modelli dinamici non lineari empirici in grado di fornire una accurata predizione del funzionamento in regime di debole non linearità ad alte frequenze.

2. Questa linea di ricerca è finalizzata allo studio di opportune metodologie di progetto per amplificatori di potenza per telecomunicazioni a bassa distorsione, sulla base della conoscenza di modelli accurati del dispositivo elettronico. In particolare, le metodologie allo studio hanno come obiettivo la determinazione delle impedenze di terminazione di sorgente e di carico ottimali per il transistore che corrispondano alla massima potenza ceduta al carico sotto assegnati vincoli di distorsione di intermodulazione, guadagno di potenza e sensibilità parametrica.

3. L'utilizzo di oscillatori a controllo di tensione, a basso rumore di fase e sincronizzati ad un segnale esterno iniettato (injection locking o phase locking ) è alla base delle più moderne architetture per la realizzazione di sintetizzatori di frequenza per impiego nelle telecomunicazioni o nelle di schiere di antenne integrate attive per terminali mobili. Questa linea di ricerca ha un duplice scopo: il primo è lo studio di tecniche di analisi del fenomeno dell'injection locking ; il secondo obiettivo è la messa a punto di metodologie di progettazione di oscillatori controllati in tensione in grado di operare con basso rumore di fase e sintonizzabili su un'ampia gamma di frequenze.

4. In questa ricerca vengono sviluppati modelli non lineari in cui la conversione a RF del rumore di bassa frequenza (flicker, G-R, ecc.) e la modulazione del rumore “broad-band” (shot-noise, diffusion-noise) viene descritta attraverso l'introduzione, nel modello circuitale del dispositivo, di generatori equivalenti di rumore ciclostazionari, controllati istantaneamente dal regime elettrico di grande segnale a cui il transistore è sottoposto. I modelli convenzionali di rumore, basati su misure LF in regime di quiescenza al variare del bias, non sono sufficienti per descrivere accuratamente la conversione a microonde di fenomeni quali flicker e rumore di generazione-ricombinazione. Inoltre, anche fenomeni aleatori a larga banda quali il rumore shot nei bipolari subiscono effetti di modulazione riconducibili alla natura non lineare del regime di funzionamento. L'introduzione di sorgenti di rumore “colorate” nelle equazioni non lineari a controllo di carica del transistore porta all'identificazione di generatori equivalenti di tensione o corrente di rumore posizionati alle porte del dispositivo, controllati non linearmente dai valori istantanei del regime elettrico LS, che possono essere impiegati nella progettazione di circuiti a microonde ad elevate prestazioni, quali gli oscillatori a bassissimo rumore di fase. Le leggi non lineari di modulazione che caratterizzano i generatori ciclostazionari vengono identificate integrando misure convenzionali di rumore LF al variare del bias con dati sperimentali di rumore di fase, ottenuti forzando il dispositivo in regime oscillatorio non lineare a microonde mediante un set-up di laboratorio progettato “ad hoc”.

5. Questa linea di ricerca è orientata allo sviluppo di un modello comportamentale del canale di acquisizione dati in formato digitale (Sample-Hold+ADC) basato su una nuova serie integrale di tipo Volterra modificato. La serie di Volterra modificata, pur mantenendo la stessa generalità e le stesse caratteristiche di accuratezza del metodo classico, possiede tuttavia caratteristiche di convergenza peculiari. Quando la risposta del sistema presenta effetti di memoria molto brevi rispetto al periodo tipico dei segnali in ingresso ad esso (è il caso specifico dei circuiti Sample/Hold e di conversione analogico-digitale), lo sviluppo della serie modificata mantiene ottime capacità predittive anche quando viene arrestato già al termine del primo ordine. Il sistema può quindi essere caratterizzato attraverso l'identificazione (eseguita grazie a misure all'ingresso e all'uscita, secondo un approccio di tipo comportamentale, indipendente dalla topologia e tecnologia del canale) di un solo nucleo integrale, con grande vantaggio in termini di affidabilità, semplicità ed accuratezza delle misure, rispetto alle metodologie convenzionali.

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