#22 - Chat with André Augusto Mariano

(English version at the bottom)

Tive o prazer de bater um papo com André Augusto Mariano , engenheiro eletricista, PhD em microeletr?nica, e atualmente professor da Universidade Federal do Paraná. Conversamos sobre as suas duas décadas de experiência trabalhando em sistemas e circuitos integrados de radiofrequência (RF).

Sistemas RF s?o caracterizados pela troca de dados entre dispositivos por meio de comunica??o sem fio. Existem várias aplica??es desse tipo que utilizamos diariamente. Alguns exemplos s?o a telefonia celular, a navega??o por GPS, ou até mesmo o uso de aparelhos que trocam dados por Bluetooth ou Wi-Fi. Cada uma dessas aplica??es opera seguindo bandas de frequências, protocolos e normas específicas. Note-se que todas essas funcionalidades já est?o incorporadas há anos nos aparelhos smartfones que utilizamos em nosso cotidiano.

Em uma placa de circuito impresso de um smartfone, por exemplo, est?o presentes tipicamente vários elementos eletr?nicos que podem ser divididos em dois grupos: digitais e analógicos. Os sistemas RF fazem parte do segundo grupo, e uma diferen?a fundamental em rela??o ao primeiro grupo, é que os sinais eletr?nicos s?o tratados, filtrados, amplificados, transmitidos e recebidos por meios completamente analógicos, e n?o digitais. Logo, o método de desenvolvimento de um circuito analógico requer conhecimentos e considera??es diferentes, além de uma maior proximidade das propriedades físicas, ou seja, do hardware, de cada elemento de base, como transistores, indutores e capacitores.

André iniciou sua jornada na área de radiofrequência durante os primeiros anos da faculdade. No início dos anos 2000, além de fazer parte de programas de inicia??o científica, o engenheiro teve a oportunidade de fazer estágio em uma multinacional alem?, trabalhando com sistemas inovadores de telecomunica??es e ajudando a implementar o protocolo europeu Global System for Mobile Communications (GSM) no Brasil.

Após a conclus?o de seus estudos superiores, André se mudou para a Fran?a para realizar um master e, em seguida, um PhD, especializado em microeletr?nica. O choque de cultura e métodos de trabalho foram grandes, porém em pouco tempo o paranaense se adaptou e expandiu n?o somente seus conhecimentos técnicos, mas também dominou o novo idioma e trabalhou em equipes multiculturais de excelência. Durante esses anos, André trabalhou em projetos e tecnologias no estado da arte do setor. Contando com uma forte parceria entre empresas líderes na área e os centros de forma??o, além de recursos e investimentos em equipamentos e infraestrutura, é possível estar neste patamar de pesquisa.

André ressaltou que umas das principais fun??es dos centros de pesquisa universitários é estar trabalhando com as vanguardas tecnológicas, explorando os limites técnicos possíveis. Um exemplo que vivenciou durante seus anos na Fran?a, foi a oportunidade de trabalhar com tecnologias da telefonia 4G e 5G em meados dos anos 2000, ou seja, muitos anos antes que essa tecnologia chegasse aos consumidores.

Durante sua carreira, André percebeu algumas tendências no setor RF que se mantiveram constantes. Uma delas é aumento das frequências das aplica??es, como, por exemplo, no caso da telefonia móvel, em que a frequência de opera??o da 5G é maior que a frequência das gera??es anteriores. Frequências maiores permitem uma troca de dados mais rápida e uma melhor experiência para o usuário. Outra tendência observada é a diminui??o da área de silício dos transistores, elementos fundamentais dos componentes eletr?nicos dos circuitos integrados RF. No entanto, estas tendências trazem desafios para os engenheiros que desenvolvem estes sistemas: os transistores apresentam maiores correntes de fuga e s?o mais suscetíveis aos ruídos dos sinais, entre outros fatores. Existem técnicas para superar essas dificuldades. Uma delas é a simula??o computacional, a qual permite simular e validar diversos aspectos de um circuito RF, como, por exemplo, o comportamento eletromagnético ou as respostas de ganho, ruído e frequência do circuito, entre outros fatores.

Desde 2011, André retornou ao Brasil e se tornou professor da UFPR. Co-fundador de um grupo de pesquisa chamado GICS , composto por professores, doutorandos, mestrandos e graduandos, André participa de várias linhas de pesquisa na área de sistemas e circuitos integrados RF. A miss?o deste grupo é n?o somente contribuir para o desenvolvimento científico da área, mas também formar recursos humanos altamente especializados.

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I had the pleasure of chatting with André Augusto Mariano , an electrical engineer, PhD in microelectronics, and currently professor at the Federal University of Paraná. We talked about his two decades of experience working on radio frequency (RF) systems and integrated circuits.

RF systems are characterized by the exchange of data between devices through wireless communication. There are several applications of this type that we use daily. Some examples are cellular telephony, GPS navigation, or even the use of devices that exchange data via Bluetooth or Wi-Fi. Each of these applications operates following specific frequency bands, protocols, and standards. Note that all these features have already been built into the smartphones we use in our daily lives for years.

On a smartphone printed circuit board, for example, there are typically many electronic elements that can be divided into two groups: digital and analog. RF systems are part of the second group, and a fundamental difference from the first group is that electronic signals are processed, filtered, amplified, transmitted and received by completely analog, rather than digital, means. Therefore, the method of developing an analog circuit requires different knowledge and considerations, in addition to a greater proximity of the physical properties, i.e., the hardware, of each base element, such as transistors, inductors, and capacitors.

André started his journey in the radiofrequency field during his early years in college. In the early 2000s, in addition to being part of scientific initiation programs, the engineer had the opportunity to do an internship at a German multinational, working with innovative telecommunications systems and helping to implement the European protocol Global System for Mobile Communications (GSM) in Brazil.

After completing his university studies, André moved to France to pursue a master's and then a PhD, specializing in microelectronics. The clash of culture and working methods were great, but in a short time the young engineer adapted and expanded not only his technical knowledge, but also he mastered the new language and worked in multicultural teams of excellence. During these years, André has worked on state-of-the-art projects and technologies in the sector. With a strong partnership between leading companies in the area and training centers, in addition to resources and investments in equipment and infrastructure, it is possible to be at this level of research.

André pointed out that one of the main functions of university research centers is to be working with the technological vanguards, exploring the possible technical limits. An example he experienced during his years in France was the opportunity to work with 4G and 5G telephony technologies in the mid-2000s, that is, many years before this technology reached consumers.

During his career, André noticed some trends in the RF sector that remained constant. One of them is the increase in the frequencies of applications, as, for example, in the case of mobile telephony, where the operating frequency of 5G is higher than the frequency of previous generations. Higher frequencies allow for faster data exchange and a better user experience. Another trend observed is the decrease in the silicon area of transistors, fundamental elements of the electronic components of RF integrated circuits. However, these trends bring challenges for engineers who develop these systems: transistors have higher leakage currents and are more susceptible to signal noise, among other factors. There are techniques to overcome these difficulties. One of them is computer simulation, which allows the engineers to simulate and validate various aspects of an RF circuit, such as the electromagnetic behavior or the gain, noise and frequency responses of the circuit, among other factors.

Since 2011, André returned to Brazil and became a professor at UFPR. Co-founder of a research group called GICS , made up of professors, doctoral students, masters and undergraduates, André participates in several research topics in the area of RF systems and integrated circuits. The mission of this group is not only to contribute to the scientific development of the area, but also to train highly specialized human resources.

Links:?

> GICS UFPR