Fatti :
A.- Fallita la procedura di conciliazione prescritta dalla legge, il 15 aprile 1997 34 casse malati, rappresentate dalla Federazione cantonale ticinese degli assicuratori malattia (FTAM), e quest'ultima dall'avvocato Mario Molo, hanno inoltrato al Tribunale arbitrale in materia di assicurazione contro le malattie e gli infortuni del Cantone Ticino una petizione con la quale hanno chiesto l'accertamento della violazione, da parte del dott. F._, medico specialista in pediatria, del precetto del trattamento economico negli anni 1992 e 1993 e, di conseguenza, la condanna di quest'ultimo a rifondere alle attrici in solido fr. 58 635. 90 per il 1992 e fr. 55 862. 93 per il 1993.
Assistito dall'avv. Fausto Barchi, il convenuto si è integralmente opposto alle domande attoree negando in particolare di aver esercitato in modo non economico e contestando l'esattezza e l'eterogeneità dell'elenco dei medici censiti nel gruppo 16/66 che compongono la pediatria, nonché il metodo statistico applicato.
Terminati lo scambio degli allegati e l'istruttoria, mediante giudizio 13 gennaio 1999, l'autorità arbitrale ha integralmente accolto la petizione. I primi giudici non hanno ritenuto opportuno far allestire una perizia analitica, ritenendo che quella allestita dalle Casse malati sulla base del metodo statistico costituisse, conformemente alla giurisprudenza, prova sufficiente per decidere. Di conseguenza sono state respinte sia la richiesta di ispezione delle cartelle cliniche dei pazienti da parte di uno specialista in statistica sia la contestazione dell'elenco dei medici nella categoria 16/66.
B.- Il dott. F._, assistito dall'avv. Piero Colombo, insorge al Tribunale federale delle assicurazioni con ricorso di diritto amministrativo. Postula in via principale che il giudizio arbitrale venga dichiarato nullo e che di conseguenza gli atti vengano rinviati al Tribunale arbitrale affinchè, in altra composizione, esperisca un complemento istruttorio e statuisca di nuovo. In via subordinata chiede l'annullamento del giudizio controverso e la reiezione della petizione delle Casse per carenza di legittimazione. Ancor più subordinatamente pretende l'annullamento della pronunzia arbitrale e il rigetto nel merito della petizione con rinvio della causa al primo giudice per nuovo giudizio, previa assunzione di una perizia analitica.
Nelle sue osservazioni il Tribunale arbitrale, respinti gli addebiti formali mossi dall'insorgente, postula la disattenzione del gravame.
Anche le Casse chiedono la conferma del giudizio impugnato, mentre che l'Ufficio federale delle assicurazioni sociali ha rinunciato a determinarsi.
In sede di replica e duplica le parti si sono sostanzialmente riconfermate nelle rispettive posizioni.

Diritto :
1.- La presente vertenza concerne il controllo dell'economicità delle cure prestate da un medico e non già l'assegnazione o il rifiuto di prestazioni assicurative. Il Tribunale federale delle assicurazioni deve pertanto limitarsi ad esaminare se il contestato giudizio abbia violato il diritto federale, compreso l'eccesso o l'abuso del potere d'apprezzamento, oppure se l'accertamento dei fatti operato dal Tribunale arbitrale sia manifestamente inesatto, incompleto od avvenuto violando norme essenziali di procedura (art. 132 OG in relazione con gli art. 104 lett. a e b e 105 cpv. 2 OG; cfr. <ref-ruling> consid. 1).
In questi limiti, questa Corte procede ad un esame d'ufficio (<ref-ruling> consid. 1 in fine), senza essere vincolata dai motivi invocati dalle parti (art. 114 cpv. 1 in relazione con l'art. 132 OG), potendo altresì ammettere o respingere un gravame indipendentemente dalle censure ricorsuali addotte o dalle ragioni considerate dalla prima istanza (<ref-ruling> consid. 1b, 442 consid. 1a e rinvii).
2.- L'art. 89 cpv. 1 LAMal stabilisce che le liti tra assicuratori e fornitori di prestazioni sono decise da un tribunale arbitrale. Ogni Cantone designa un tribunale arbitrale che si compone di un presidente neutrale e, in numero uguale, di una rappresentanza di ciascuno degli assicuratori e dei fornitori di prestazioni (cpv. 4). La procedura cantonale deve essere semplice e spedita, ritenuto che il tribunale arbitrale accerta, con la collaborazione delle parti, i fatti determinanti per il giudizio, assume le prove necessarie e le valuta liberamente (cpv. 5). Nel Cantone Ticino, giusta l'art. 1 cpv. 1 del Regolamento concernente l'organizzazione e la procedura del Tribunale arbitrale in materia di assicurazione contro le malattie e gli infortuni, il Tribunale arbitrale è composto di un presidente designato dal Consiglio di Stato per un periodo di sei anni e di due membri nominati uno ciascuno dalle due parti in causa, rispettivamente con la petizione e con la risposta.
3.- a) Il dott. F._ contesta il giudizio arbitrale oltre che per ragioni di merito, anche per motivi d'ordine formale che, a suo avviso, esigerebbero l'annullamento della pronunzia medesima e del procedimento che l'ha preceduta.
L'insorgente lamenta la violazione del diritto di essere sentito ex art. 4 vCost. per il fatto che l'arbitro da lui designato in seno al Tribunale arbitrale, il dott. P._, non avrebbe operato secondo i suoi doveri, avendo deliberato senza accorgersene e senza aver previamente esaminato gli atti di causa. Censura inoltre una violazione dell'art. 58 cpv. 1 vCost. , ravvisabile nella circostanza che in concreto il Tribunale arbitrale non potrebbe essere ritenuto imparziale, indipendente e regolarmente costituito. Sempre il dott. P._ infatti, pur presenziando alle sedute, non avrebbe avuto accesso ai documenti dell'incarto. Lo dimostrerebbe il fatto che l'8 febbraio 1999 - quindi a giudizio già pronunciato - egli aveva scritto all'allora suo patrocinatore pregandolo di inviargli il dossier "anche per poter eventualmente - se ve ne sarà ancora la possibilità - immettermi nella discussione prima del giudizio definitivo".
b) Le Casse opponenti ritengono che le censure in merito al comportamento del dott. P._ siano pretestuose e comunque lungi dal costituire una violazione di norme costituzionali, ritenuto come eventuali negligenze imputabili all'arbitro nell'adempimento delle sue funzioni non potrebbero comunque inficiare la pronunzia arbitrale presa a maggioranza. Adducono che sarebbe troppo comodo e poco serio sabotare un giudizio sulla base dell'opinione di dissenso di un arbitro, strumentalmente utilizzata mediante dichiarazioni rilasciate a posteriori.
Sulle contestazioni d'ordine costituzionale, l'istanza cantonale sostiene, dal canto suo, che il dott. P._ - contrariamente a quanto egli aveva affermato nello scritto 8 febbraio 1999 al patrocinatore del ricorrente - avrebbe avuto a disposizione l'incarto per esame e in seguito partecipato alla discussione e alla deliberazione del 13 gennaio 1999 come pure avuto l'opportunità di esprimersi sulla motivazione del giudizio dopo averne ricevuto il progetto. Egli sarebbe peraltro stato retribuito in ragione di una mezza giornata per esame degli atti.
4.- L'art. 104 lett. a OG dispone che con il ricorso di diritto amministrativo il ricorrente può far valere la violazione del diritto federale, quindi anche dei diritti costituzionali e in particolare di quelli desunti dall'art. 4 Cost. (cfr. <ref-ruling> consid. 3 e riferimenti).
Per la giurisprudenza, il ricorso di diritto amministrativo può assumere funzione di ricorso di diritto pubblico quando è proposto contro violazioni di diritto costituzionale commesse dall'autorità cantonale in materie sottoposte al controllo giurisdizionale dell'autorità federale agente quale giudice amministrativo (cfr. <ref-ruling> consid. 3 e riferimenti). È quindi nell'ambito del ricorso di diritto amministrativo che deve essere esaminata la denunciata violazione dei diritti costituzionali (cfr. <ref-ruling> consid. 1b, 132 consid. 1a, 112 Ia 358 consid. 4a, 110 Ib 257, 110 V 363 consid. 1c, 108 Ib 73 consid. 1a, 104 Ib 120 s.; Auer, La juridiction constitutionnelle en Suisse, pag. 122 n. 212; Grisel, Traité de droit administratif, vol. II, pag. 908 s.; Gygi, Bundesverwaltungsrechtspflege, 2. ed., pag. 92 ss. e 235).
Applicabile in ordine alla forma del ricorso di diritto pubblico sottoposto al giudizio del giudice amministrativo è l'art. 90 cpv. 1 lett. b OG, giusta il quale il ricorso deve contenere l'esposizione dei fatti essenziali e quella concisa dei diritti costituzionali o delle norme giuridiche che si pretendono violati, precisando in cosa consista la violazione.
5.- Nella fattispecie, è manifesto che i requisiti di forma ex art. 90 cpv. 1 lett. b OG sono ossequiati. In via preliminare devono quindi essere esaminati gli addebiti d'ordine costituzionale sollevati dall'insorgente. A tal fine è opportuno premettere i seguenti dati di fatto.
a) Il 13 gennaio 1999 ha avuto luogo l'udienza ex art. 6 del Regolamento del Tribunale arbitrale cantonale in presenza dei tre arbitri e dei patrocinatori delle parti. Al termine della stessa gli arbitri hanno deliberato in Camera di consiglio con il seguente giudizio, preso a maggioranza e "dopo esame degli atti":
1. Non si fa luogo all'istruttoria, in quanto la statistica è prova sufficiente per decidere.
2. Il dott. F._ è dichiarato ineconomico per gli anni 1992 e 1993.
3. La petizione è accolta in misura totale per quanto concerne gli importi da restituire.
4. La tassa di giustizia è posta a carico del convenuto, il quale dovrà rifondere l'importo di fr. 4000. - per titolo di ripetibili alle Casse malati attrici.
b) Ricevuto il progetto di motivazione della sentenza, con lettera 8 febbraio 1999 al presidente del Tribunale arbitrale, l'arbitro dott. P._ ha affermato di non aver "nulla da dire dal punto di vista formale", ma di non essere d'accordo sul merito perché "anche se il Tribunale federale riconosce valida la statistica delle Casse malati, in effetti, valida non lo è nella misura più assoluta e totale". Concludeva poi ribadendo la necessità di esperire la chiesta indagine analitica. Lo stesso giorno egli si è rivolto in via confidenziale all'avv. Fausto Barchi, allora patrocinatore del dott. F._, con uno scritto del seguente tenore: "Non so se vengo meno ai miei obblighi e ai miei limiti di arbitro, ma tengo a farle sapere che io non condivido la sentenza, non ancora pronunciata ma probabile, che verrà emessa sul suo assistito. In ogni caso devo dire che io ho presenziato alle sedute senza avere a disposizione il dossier del collega e vorrei pregarla di inviarmelo, se lo ritiene ancora opportuno, anche per poter eventualmente - se ve ne sarà ancora la possibilità - immettermi nella discussione prima del giudizio definitivo. "
c) Nelle sue osservazioni a questa Corte il Tribunale arbitrale ha evidenziato che il dott. P._ era a conoscenza degli atti al momento della deliberazione del 13 gennaio 1999, tanto è vero che era stato retribuito in ragione di una mezza giornata per l'esame degli stessi.
Il dott. P._, dal canto suo, sia in occasione della seduta del Tribunale arbitrale dell'8 aprile 1999 sia in uno scritto del 12 aprile seguente al presidente della medesima istanza, trasmesso anche a questa Corte, ha ribadito di non aver mai visto il dossier relativo al dott. F._. Contestualmente ha provveduto a restituire i fr. 150. - percepiti per l'esame dei documenti non fatto.
6.- L'insorgente adduce in sostanza di essere stato giudicato da due arbitri anziché da tre, quello da lui designato avendo deliberato senza aver letto atti e documenti e, quindi, senza aver preso conoscenza degli elementi fattuali decisivi per la lite, dimostrando così di non essere in grado di fungere da arbitro nel collegio. Ne discenderebbe una violazione dell'art. 58 cpv. 1 vCost.
a) L'art. 58 cpv. 1 vCost. stabilisce che nessuno può essere privato del giudice costituzionale e di conseguenza non può essere creato un Tribunale eccezionale. La norma garantisce - indipendentemente dal disciplinamento processuale applicabile - tanto il diritto alla corretta composizione dell'organo giudicante, quanto l'indipendenza e l'imparzialità dei giudici. In questo senso essa pone esigenze di base alla procedura cantonale ed è applicabile non solo ai tribunali statali, ma anche a quelli arbitrali (cfr. <ref-ruling> consid. 5, 124 I 261 consid. 4a, 118 Ia 285 consid. 3d, 117 Ia 168 consid. 5a, 325 consid. 2, 116 Ia 18 consid. 4 e riferimenti). Queste garanzie sono state riprese dall'art. 30 Cost. vigente dal 1° gennaio 2000, per cui i principi giurisprudenziali riferiti all'art. 58 cpv. 1 vCost. rimangono applicabili. Deve altresì essere precisato che le illustrate garanzie procedurali sono tutelate anche dall'art. 6 n. 1 CEDU in termini che tuttavia non eccedono quelli della Costituzione federale (cfr. <ref-ruling> consid. 2f, 116 Ia 18 consid. 4, 114 Ia 53 consid. 3a), ragione per cui in concreto basta limitarsi all'esame degli aspetti costituzionali.
b) Ora, come è stato esposto al consid. 5 che precede, il Tribunale arbitrale ha proceduto alla deliberazione nella seduta pubblica del 13 gennaio 1999, in presenza dei tre arbitri, i quali, dichiarata chiusa l'istruttoria, con decisione presa a maggioranza hanno accolto integralmente la petizione delle Casse malati. La motivazione della sentenza è stata successivamente messa in circolazione sulla base del progetto redatto dal presidente ed è stata approvata pure a maggioranza. L'arbitro dott. P._ si è determinato sul progetto con atto 8 febbraio 1999 trasmesso al presidente, rilevando di non aver nulla da osservare dal punto di vista formale, ma, sulla linea di quanto già espresso in sede di deliberazione 13 gennaio 1999, dissentendo dalle conclusioni di merito.
Ne consegue che tanto il dispositivo quanto la motivazione della sentenza sono stati resi alla contemporanea presenza dei tre arbitri rispettivamente mediante circolazione in seno agli stessi.
In queste circostanze va respinta la censura di violazione dell'art. 58 cpv. 1 vCost. , il giudizio querelato essendo stato emanato da un tribunale al completo e in composizione corretta.
7.- Resta da esaminare se nella specie sia stato disatteso il diritto di essere sentito per il fatto che la pronunzia è stata sì emessa da un collegio di tre arbitri, ma uno di essi ha dichiarato che al momento della deliberazione non aveva esaminato l'incarto.
a) Il diritto di essere sentito dedotto dall'art. 4 vCost. comprende anche il diritto alla corretta formazione della volontà dell'organo giudicante affinché possa determinarsi in piena conoscenza dell'oggetto del contendere da parte di tutti i suoi componenti (cfr. Rhinow/Koller/Kiss, Öffentliches Prozessrecht und Justizverfassungsrecht des Bundes, Basilea e Francoforte sul Reno, 1996, pag. 73 seg. n. 368 e 375). Permette inoltre il dialogo e lo scambio di opinioni tra i giudici stessi e le parti, facilitando l'obiettivo del conseguimento della verità giudiziaria in conformità agli elementi di fatto e di diritto rilevanti per la decisione (cfr. Georg Müller, Commentaire de la Constitution fédérale de la Confédération suisse, n. 98 e 112 all'art. 4 Cost. ). Correlato al diritto di collaborazione delle parti è, fra l'altro, il dovere del tribunale di ascoltare ed esaminare le argomentazioni sulla base del materiale probatorio offerto (cfr. <ref-ruling> consid. 4b). Pure questi principi sono applicabili vigente l'art. 29 cpv. 2 Cost. , il quale dal 1° gennaio 2000 tutela il diritto di essere sentito delle parti nei medesimi limiti di cui alla giurisprudenza sviluppatasi riguardo al precetto dell'uguaglianza di trattamento.
b) In concreto, dal profilo fattuale il comportamento dell'arbitro dott. P._ appare contraddittorio. Vi è infatti una profonda e insanabile dicotomia tra i rapporti da lui intrattenuti in seno al Tribunale arbitrale e quelli esterni. Da un lato infatti il dott. P._ non ha manifestato ai colleghi le sue perplessità d'ordine formale, tanto è vero che ha partecipato il 13 gennaio 1999 all'udienza per il contraddittorio e alla successiva seduta deliberativa, firmando il verbale che attesta espressamente che al pronunciato si è giunti "dopo esame degli atti" e che l'8 febbraio seguente ha preso posizione sul progetto di motivazione ribadendo sì il suo dissenso nel merito, ma asseverando nel contempo di nulla eccepire dal profilo formale. Decisamente diversa è stata invece la sua attitudine nei rapporti verso chi l'ha designato arbitro. Infatti, sempre l'8 febbraio 1999, egli ha scritto all'allora patrocinatore del dott. F._, comunicandogli, contrariamente ai fatti riscontrati oggettivamente, di aver presenziato alle sedute senza avere avuto a disposizione il dossier e di non condividere la sentenza "non ancora pronunciata ma probabile" (cfr. consid. 5b).
In tal modo, egli ha crassamente violato il suo dovere di segretezza legato alla funzione pubblica di arbitro e palesato evidenti carenze d'ordine deontologico tali da meritare un approfondimento dal profilo disciplinare. Siffatto comportamento evidenzia anche lacune inammissibili in un organo giurisdizionale che appare del tutto incapace di distinguere la fase deliberativa (costituita dall'udienza 13 gennaio 1999 con conseguente verbale) da quella della motivazione (situabile al momento della ricezione del progetto di sentenza in via di circolazione, all'inizio del mese seguente; cfr. consid. 5a e b). Lascia altresì perplessi l'incapacità del dott. P._ di comprendere che gli atti erano già disponibili al momento della deliberazione, quando oltretutto si ricordi che i membri del Tribunale arbitrale sogliono ricevere gli atti di causa precedentemente all'udienza e alla deliberazione.
c) Ora, la circostanza per cui l'arbitro designato dall'insorgente, per sua stessa ammissione, ha deliberato senza aver consultato il fascicolo di causa e, quindi, senza avere sufficiente nozione degli elementi fattuali, è manifestamente costitutiva di una grave violazione del diritto di essere sentito ex art. 4 vCost. , rispettivamente ex art. 29 cpv. 2 Cost. , avendo di fatto impedito la corretta formazione del giudizio collegiale. Contrariamente a quanto ritiene la precedente istanza, a tale conclusione non può evidentemente mutare il fatto che il dott. P._ avrebbe facilmente potuto visionare l'incarto se solo lo avesse voluto ed espresso in termini comprensibili, quest'aspetto potendo semmai avere una rilevanza solo dal profilo disciplinare.
Tenuto conto della natura formale del diritto costituzionale disatteso e considerato il potere di cognizione limitato di cui fruisce questa Corte nella specie (cfr. consid. 1), nonché la rilevanza del vizio, lo stesso non può essere sanato in procedura federale (cfr. <ref-ruling> consid. 4a, 392 consid. 5a, 120 V 83 consid. 2a e 363 consid. 2b e riferimenti).
A prescindere dalle possibilità di successo nel merito dell'impugnativa, in accoglimento della domanda ricorsuale principale, la pronunzia querelata deve quindi essere annullata e la causa rinviata al primo Tribunale perché, posto rimedio alle menzionate carenze, statuisca di nuovo (cfr. <ref-ruling> consid. 4a, 122 II 469 consid. 4a).
8.- L'insorgente ha postulato al petitum 1.1. che, nell'ipotesi di annullamento, la lite venga rinviata per nuovo giudizio ad un tribunale di diversa composizione di quello che ha deliberato, l'imparzialità del medesimo non potendo più a suo parere essere garantita.
a) Se è vero che è immanente al sistema legale posto in essere dall'art. 89 LAMal - con la composizione paritetica del Tribunale arbitrale cantonale, salvo il presidente - che un arbitro non sia del tutto indipendente dalla categoria che rappresenta (casse malati, rispettivamente medici), non può comunque ravvisarsi parzialità solo per il fatto che si dia tale appartenenza (cfr. anche Frowein/ Peukert, EMRK-Kommentar, 2. ed., 1996, n. 129 all'art. 6 CEDU). È infatti nella natura delle cose che i due arbitri membri possano dare rilievi diversi agli stessi fatti, pur agendo in modo imparziale, a dipendenza della loro diversa esperienza professionale. Nel principio della rappresentanza paritetica, il legislatore non ha inteso che gli arbitri dovessero determinarsi solo nell'interesse della parte che li ha proposti. Esso ha invece voluto che le cerchie interessate potessero designare persone di loro fiducia e particolarmente cognite della materia, affinché nozioni specifiche del settore fossero valutate nella loro interezza e complessità (<ref-ruling> consid. 5a e riferimenti).
Per costante giurisprudenza a fondare il dubbio di parzialità bastano circostanze obiettivamente idonee a suscitare l'apparenza di una prevenzione e a far sorgere un rischio di parzialità. Se, da un lato, la semplice affermazione della parzialità basata su sentimenti soggettivi di una parte non è sufficiente per giustificare l'allontanamento di un magistrato, dall'altro non occorre che la persona contestata sia effettivamente prevenuta. L'imparzialità deve essere valutata sia secondo un processo soggettivo, al fine di determinare l'attitudine interiore della persona che ha partecipato alla decisione in una situazione specifica, sia da un punto di vista oggettivo, ossia ricercando se l'interessato offriva le necessarie garanzie per escludere ogni legittimo dubbio di parzialità. Sotto questo profilo occorre considerare anche aspetti di carattere funzionale e organizzativo, ponendo l'accento sull'importanza che possono rivestire le apparenze stesse (<ref-ruling> consid. 2a, 116 Ia 18 consid. 4).
b) Nella fattispecie, da quanto dianzi esposto risulta che al dott. P._ devono essere addebitate gravi carenze nell'esercizio della sua funzione, avendo egli preso contatto con il patrocinatore della parte che l'aveva prescelto nel Tribunale arbitrale. Egli difetta quindi in tutta evidenza dei requisiti di imparzialità e indipendenza che permettono ad una persona designata da una parte di mantenere il giusto grado di equidistanza nei suoi confronti.
Il dott. F._ dovrà pertanto prescegliere un nuovo arbitro e la procedura riprenderà dalla fase in cui per diritto cantonale il presidente trasmette agli arbitri membri gli atti per l'esame che precede l'udienza pubblica in conformità dell'art. 6 del Regolamento del Tribunale arbitrale cantonale.
c) Per quanto invece attiene al presidente e all'altro arbitro del Tribunale cantonale, non è ravvisabile alcun motivo di esclusione o ricusazione. Bisogna in effetti ritenere che tutti gli elementi oggettivi a disposizione degli stessi deponevano a favore della loro corretta determinazione sulla capacità del dott. P._ a fungere da arbitro, non potendo essi ragionevolmente ipotizzare da parte sua un comportamento tanto anomalo.
Né potrebbe far concludere altrimenti la circostanza che il presidente e l'altro membro si siano già espressi a favore di una tesi. La situazione processuale potrebbe infatti mutare in termini apprezzabili e rilevanti per il giudizio nel caso in cui il nuovo arbitro, previo esame del fascicolo di causa, fosse in grado di presentare elementi tali da convincere i colleghi del fondamento di altre soluzioni. Del resto, un'analoga situazione si presenta nell'ipotesi in cui viene postulata la revisione di un giudizio arbitrale ai sensi dell'art. 10 del Regolamento del Tribunale arbitrale cantonale. Infatti, per il rinvio del medesimo Regolamento all'art. 35 segg. LPamm, anche in questo caso la domanda di revisione va proposta alla stessa autorità che ha già giudicato in ultima istanza (cfr. art. 36 Lpamm), senza che per questo vi sia motivo per ritenere non ossequiato il presupposto dell'imparzialità e dell'indipendenza (sulla connessione tra le due nozioni si veda Frowein/Peukert, op. cit. , n. 129 all'art. 6 CEDU) da parte dei componenti della medesima per il solo fatto di essersi già occupati della vertenza.
La causa deve quindi venir ritornata al Tribunale arbitrale affinché il presidente provveda agli incombenti di sostituzione del dott. P._, convocando successivamente le parti all'udienza pubblica prevista dall'art. 6 del Regolamento del Tribunale arbitrale cantonale, previa trasmissione degli atti al nuovo arbitro.
9.- Non trattandosi in concreto di una lite avente per oggetto l'assegnazione o il rifiuto di prestazioni assicurative, la procedura non è gratuita (art. 134 OG e contrario).
Le spese processuali seguono la soccombenza, per cui devono essere poste a carico delle Casse, le quali verseranno al ricorrente, assistito da un legale, fr. 2500. - a titolo d'indennità di parte in sede federale (art. 156 e 159 in relazione con l'art. 135 OG).

Per questi motivi, il Tribunale federale delle assicurazioni
pronuncia :
I. Il ricorso di diritto amministrativo è accolto, il giudizio 13 gennaio 1999 essendo annullato e la causa rinviata al Tribunale arbitrale in materia di assicurazione contro le malattie e gli infortuni del Cantone Ticino per nuovo giudizio ai sensi dei considerandi.
II. Le spese giudiziarie, per un importo complessivo di fr. 3000. -, sono poste solidalmente a carico delle Casse.
III. L'anticipo spese di fr. 6000. - prestato dal ricorrente viene retrocesso.
IV. Le Casse verseranno al dott. F._, con vincolo di solidarietà, la somma di fr. 2500. - a titolo di indennità di parte per la procedura federale.
V. La presente sentenza sarà intimata alle parti, al Tribunale cantonale arbitrale in materia di assicurazione contro le malattie e gli infortuni, Bellinzona, e all'Ufficio federale delle assicurazioni sociali.