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. Verrà anche eseguita la progettazione mediante simulatore CAD di un blocco circuitale tra i più significativi della catena di processamento RF. Saranno inoltre organizzate visite nei laboratori di ricerca con dimostrazione di tipici flussi di progettazione e misura sperimentale.

Conoscenze di base di controllo, elettronica 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 attinenti 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.

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 trasformazioni di impedenza di tipo lossless.