ELECTRONICS FOR TELECOMMUNICATIONS

Il corso di Elettronica per le Telecomunicazioni tratta le soluzioni architetturali e circuitali dei front-end di radiofrequenza (RF) per i sistemi di comunicazione wireless, utilizzando le moderne tecnologie di integrazione VLSI su silicio. Il corso si propone di fornire le conoscenze relative alle architetture di maggiore interesse per i front-end RF nonché le tecniche elettroniche circuitali per gli aspetti più critici del processamento RF, che sono l’alta frequenza, l’alto guadagno, il basso rumore e l’elevata linearità.
Alla fine del corso lo studente acquisirà la conoscenza di come è fatto e come opera un moderno transceiver di comunicazione dati per le più diffuse applicazioni wireless quali la telefonia mobile, le WLAN, le WSN, il bluetooth, ecc., e come esso si interfaccia da una parte all’antenna e dall’altra ai dispositivi di sensing e trasduzione. Inoltre lo studente verrà avviato alla progettazione dei principali blocchi di processamento RF (LNA, Mixer, oscillatori, PLL, ecc.) grazie all’acquisizione delle soluzioni implementative per questi circuiti e delle relative equazioni di progetto.

L'insegnamento si basa principalmente su lezioni frontali che verranno registrate sia in forma audio che scritta e rese disponibili per gli studenti in giornata. Potranno inoltre essere organizzate visite nei laboratori di ricerca con dimostrazione di tipici flussi di progettazione e misura sperimentale. Qualora l'insegnamento venisse impartito a distanza o in modalità mista potranno essere introdotte alcune variazioni rispetto a quanto dichiarato in precedenza, al fine di rispettare il programma previsto e riportato nel syllabus.

Conoscenze di base su teoria del controllo, elettronica circuitale e teoria dei segnali.

La frequenza sebbene non obbligatoria è fortemente raccomandata trattandosi di materia specialistica con contenuti non facilmente reperibili in un unico testo didattico e attinente l’attività di ricerca del docente.

PROGRAMMA DEL CORSO

SISTEMI DI COMUNICAZIONE WIRELESS: front-end radio, front-end analogico di banda base, digital signal processing (DSP), front-end analogico per sensori e trasduttori.

PARAMETRI DI PRESTAZIONE DI UN FRONT-END RF: sensibilità, frequenza operativa, guadagno di tensione e di potenza, figura di rumore, parametri di linearità, rumore di fase, efficienza.

RUMORE NEI TRANSISTORI: sorgenti di rumore nei MOS e nei BJT, tensioni e correnti di rumore, rapporto segnale/rumore, figura di rumore.

TRASFORMAZIONE D’IMPEDENZA E ADATTAMENTO: il problema della trasformazione d’impedenza, proprietà delle reti reattive, adattamento, parametri di definizione dell’adattamento.

BLOCCHI FONDAMENTALI NEL PROCESSAMENTO RF: amplificatore a basso rumore (LNA), mixer semplice ed in quadratura, mixer a reiezione d’immagine, amplificatore a guadagno variabile (VGA), amplificatore a frequenza intermedia (IF), reti sfasatici, amplificatore di potenza (cenni).

ANELLO AD AGGANCIO DI FASE (PLL): parametri di prestazione (frequenza operativa, range di regolazione, rumore di fase, reiezione alle spurie, stabilità). Blocchi costitutivi del PLL: oscillatore di riferimento, rivelatore di fase/frequenza (PFD), charge pump, filtro di anello, oscillatore controllato in tensione (VCO), divisore di frequenza, applicazioni del PLL nei transceiver RF.

ARCHITETTURE DEI FRONT-END RF: conversione supereterodina, conversione omodina, conversione a bassa IF, conversione di tipo sliding IF.

1. B. Razavi, “RF Microelectronics”, Ed. Theodore S. R., Prentice Hall.

Prova orale tendente a verificare la maturità acquisita dallo studente sulla materia in generale nonché la conoscenza degli specifici argomenti trattati. La verifica dell’apprendimento potrà essere effettuata anche per via telematica, qualora le condizioni lo dovessero richiedere.

1. Descrivere il ricevitore omodina evidenziandone vantaggi e limitazioni;
2. Disegnare e commentare lo schema di un front-end RF supereterodina;
3. Disegnare lo schema di un amplificatore a basso rumore e discuterne le principali equazioni di progetto;
4. Disegnare e discutere lo schema di un PLL;
5. Discutere le equazioni di progetto di un oscillatore controllato in frequenza (VCO);
6. Parlare delle reti di trasformazione di impedenza di tipo lossless.