1. MODELLISTICA COMPORTAMENTALE DI SISTEMI DINAMICI NON
LINEARI
Descrizione analitica del funzionale ingresso/uscita di sistemi non
lineari con memoria, attraverso uno sviluppo serie integrale
derivante da una modificazione dell'approccio classico di Volterra.
2. CARATTERIZZAZIONE SPERIMENTALE E MODELLISTICA DI CANALI DI
ACQUISIZIONE DIGITALE PER STRUMENTAZIONE A CAMPIONAMENTO
Il canale di acquisizione digitale (cascata di circuiti
front-end/S-H/convertitori A/D) viene rappresentato attraverso lo
sviluppo di una serie integrale “tipo Volterra”, che costituisce
sia un modello predittivo del comportamento del canale (fenomeni
lineari dinamici, non lineari statici e non lineari dinamici), sia
uno strumento per la correzione delle non idealità in esso.
3. MODELLI DINAMICI NON LINEARI DI DISPOSITIVI ELETTRONICI A
MICROONDE ED ONDE MILLIMETRICHE
Sviluppo di modelli non lineari non quasi statici di transistori
per microonde, comprensivi della dispersione di bassa frequenza
(autoriscaldamento e fenomeni "trappola") e dei fenomeni di degrado
legati a condizioni operative limite (stress elettrico).
4. MODELLI CIRCUITALI EMPIRICI NON LINEARI DI RUMORE PER
DISPOSITIVI ELETTRONICI A MICROONDE
La conversione a RF del rumore LF (flicker, G-R) e la modulazione
del rumore “broad-band” (diffusion-noise) sono descritte attraverso
l'introduzione, nel modello circuitale del dispositivo, di
generatori equivalenti di rumore ciclostazionari,
controllati istantaneamente dal regime di grande segnale presente
alle porte elettriche intrinseche.
5. STRUMENTAZIONE A CAMPIONAMENTO
Studio delle caratteristiche metrologiche di strumenti ad
architettura innovativa e basati su tecniche di campionamento non
convenzionali.
1. Il metodo si basa su di una modificazione della serie di
Volterra tradizionale la cui formulazione analitica, pur mantenendo
il medesimo grado di generalità dello sviluppo classico, presenta
proprietà di convergenza peculiari. In particolare, in presenza di
precise ipotesi riguardanti la durata del tempo di memoria del
sistema, ovvero qualora tale intervallo risulti di breve estensione
se paragonato al periodo tipico dei segnali in ingresso, è
possibile descrivere con accuratezza il comportamento del sistema
stesso attraverso lo sviluppo integrale della serie “modificata”
arrestato al termine di primo ordine. Grazie alla particolare
formulazione dei nuclei modificati, i quali risultano controllati
non linearmente dal valore istantaneo del/dei segnale/i in ingresso
al sistema, e alla natura della convoluzione in cui ciascun nucleo
è coinvolto nel corrispondente termine integrale, in presenza del
requisito sulla durata del tempo di memoria i contributi di ordine
zero e di primo ordine dello sviluppo proposto sono infatti
sufficienti, da soli, per il raggiungimento di ottimi livelli di
accuratezza nella predizione della dinamica del sistema, con un
errore residuo (dovuto al processo di troncamento) trascurabile
anche in presenza di forti non linearità.
2. La serie di Volterra modificata ben si presta alla descrizione
comportamentale ingresso/uscita di un canale di acquisizione
digitale. I circuiti Sample/Hold e di conversione
analogico-digitale presentano, infatti, effetti di memoria molto
brevi rispetto al periodo tipico dei segnali in ingresso e lo
sviluppo della serie modificata mantiene ottime capacità predittive
anche quando viene arrestato già al termine del primo ordine. Il
canale 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 sistema) di un solo
nucleo integrale, con grande vantaggio in termini di affidabilità,
semplicità ed accuratezza delle misure, rispetto alle metodologie
convenzionali. Il modello ottenuto è stato utilizzato con successo
non solo per la predizione della risposta del canale, ma anche per
la correzione delle non linearità (statiche e dinamiche) che
corrompono la serie dei campioni all'uscita.
3. La modellistica non lineare di transistori a microonde ed onde
millimetriche è particolarmente complicata a causa della
compresenza di effetti non lineari e di memoria. Allo stato
attuale, vengono ampiamente utilizzati 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.
4. 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 in cui il dispositivo opera. 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 “ad hoc”, la cui flessibilità permette di variare
ampiezza e frequenza di oscillazione, nonché le caratteristiche
delle reti di bias viste a LF dal dispositivo.
5. La ricerca si pone come obiettivi sia lo sviluppo di
strumentazione a campionamento innovativa, sia lo studio delle
caratteristiche metrologiche di questa (oltre che di quella
convenzionale) attraverso tecniche originali di analisi. Gli
strumenti proposti sono basati su tecniche di campionamento
randomizzato, allo scopo di superare i limiti di banda digitale
imposti dalla tecnica tradizionale, e sono orientati principalmente
all'analisi spettrale, sia di tipo vettoriale che di potenza.
