Elettronica > Teoria dei circuiti e dei sistemi e relative applicazioni


Focus

La linea di ricerca del gruppo di “Teoria dei circuiti e dei sistemi e applicazioni” è focalizzata sugli quegli aspetti di ricerca metodologici e fondamentali che sono rilevanti per la modellazione, l'analisi, la simulazione e la progettazione di circuiti elettrici ed elettronici. Tra le principali attività del gruppo di ricerca evidenziamo:
1. metodi avanzati per l'analisi dei circuiti,
2. “macromodeling” di circuiti RF per l'elettronica di comunicazione,
3. simulazione avanzata di campi elettromagnetici e modellazione per l'implementazione dei dispositivi elettrici,
4. modellazione multi-fisica e simulazione dei sistemi per la produzione di energia rinnovabile.
Queste attività di ricerca, per quanto di base, sono fortemente ispirate dallo stato dell’arte delle applicazioni elettroniche.

Risutati principali della ricerca


Metodi avanzati per l'analisi dei circuiti
- Sono state sviluppate tecniche avanzate di simulazione per l’analisi time-domain di circuiti non lineari per l'elettronica di comunicazione. Queste tecniche includono integrazioni implicite Runge-Kutta altamente accurate, nonché un metodo envelope-following molto efficace.
- Sono stati sviluppati algoritmi numerici efficienti nell’esecuzione “time-domain” su computer multi-core e GPU per le simulazioni di circuiti non lineari. Questi algoritmi sono stati utilizzati per determinare il comportamento allo stato stazionario di sistemi ibridi, cioè di circuiti che sono modellati da DAE con un campo vettoriale discontinuo e variabili che subiscono un'azione di "reset".
- Sono stati simulati sistemi modellati con diversi livelli di astrazione come circuiti analogici-digitali misti.

“Macromodeling” di circuiti RF per elettronica di comunicazione
- E’ stata valutata una metodologia generale per macromodeling di dominio di fase degli oscillatori. La macromodellazione è stata sfruttata per studiare i fenomeni di sincronizzazione di iniezione-bloccaggio e iniezione-trazione negli oscillatori e nella progettazione di divisori di frequenza ad iniezione-bloccata (ILFDs). Quest'ultima attività è stata sviluppata in collaborazione con l'University College Cork (UCC), Cork, Irlanda e con il team del Prof. Michael Peter Kennedy. Nel 2010, la cooperazione è stata sostenuta in parte dalla Science Foundation Ireland (Grant 06/RFP/ENE009 e Grant 08/IN.1/I854).
- Nel campo dell'analisi stocastica di circuiti non lineari in presenza di rumore, è stato studiato come il rumore di fase intrinseca negli oscillatori può essere ridotto mediante l'iniezione di segnali di piccola ampiezza.

Simulazione avanzata del campo elettromagnetico e modellazione per l'implementazione di dispositivi elettrici
- Sono state prese in considerazione varie domande sorte dal Cell Method per la simulazione elettromagnetica: discretizzazione delle relazioni costitutive, discretizzazione dei quantitativi energetici e al limite. Come risultato importante è stata ottenuta un'estensione del Cell Method per discretizzazione di problemi elettromagnetici su generiche reti poliedriche. In seguito a questi risultati è stata proposta una nuova estensione della FDTD da reti cartesiane a tetraedriche che conserva tutte le proprietà principali del metodo di base, essendo esplicito, coerente, condizionatamente stabile. Questo metodo è in corso di implementazione nel software commerciale CST Microwave Studio.
- All'interno di quest’area, le attività di ricerca sono state dedicate anche alla modellazione di dispositivi elettrici. Lo studio è stato indirizzato alla estrazione dei parametri al fine di ottenere modelli di circuito e al tempo stesso di studiare i fenomeni fisici di seconda approssimazione come correnti parassite, la struttura dei materiali e dei fenomeni termici, o dispersive.

Modellazione multi-fisica e simulazione di sistemi per la produzione di energia rinnovabile
E’ stata studiata una nuova modellazione multi-fisica e la simulazione di un impianto fotovoltaico ibrido per la produzione di energia elettrica e termica. Questa attività è stata sostenuta dal progetto PRIN 2006.