Analizador De Espectro

LABORATORIO DE COMUNICACIONES ANALIZADOR DE ESPECTRO Pagina 1 Ing. GRECIA ROMERO

UNIVERSIDAD JOSE ANTONIO PAEZ FACULTAD DE INGENIERIA ESCUELA DE ELECTRÓNICA GUIA DEL ANALIZADOR DE ESPECTRO. PRIMERA

PARTE

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EL ANALIZADOR DE ESPECTRO Es un equipo que se encarga de ejecutar la Transformada de Fourier y mostrar en la pantalla las componentes espectrales individuales que constituyen la señal en el dominio del tiempo.

Estos equipos se utilizan entonces para observar y medir el nivel de potencia así como la frecuencia de una porción del espectro electromagnético. Los cuales son fabricados para mostrar señales que pueden estar entre los 5Hz hasta 40GHz, según el modelo. Con interfaces que permiten conectar a una PC y descargar mediciones. Ciertos sistemas están orientados al dominio de la frecuencia, como el caso de receptores y estaciones de radio, sistemas FDM … La medida de la señal a estudiar es tan sencilla de hacer como conectar el analizador a la fuente que genera dicha señal. Si la fuente de señal es el propio ambiente, o el espacio libre, basta con conectar a la entrada del analizador una antena que reciba las distintas señales que existen en el entorno en ese momento. Evidentemente, hay que tener en cuenta todas las posibles interferencias que se pueden inducir en la medida de la señal real de que se dispone (o que se está buscando). Una vez ajustados los parámetros necesarios en el instrumento de análisis, únicamente tendremos que visualizar la representación de la señal en el display del analizador y extraer nuestras conclusiones. La medida realizada sobre la señal puede ser, en un caso simple, la amplitud, y frecuencia de una determinada línea espectral. En general, el contenido espectral de la señal nos ofrece información sobre los armónicos, bandas de modulación, respuestas espúreas, niveles de ruido y todo esto se puede estudiar a partir del analizador de espectros. En cuanto a la representación, los analizadores de espectro suelen trabajar con una escala logarítmica, en decibelios, para el eje vertical y una escala lineal, para la

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representación de la frecuencia, en el eje de abscisas. Sin embargo, muchos de estos equipos permiten trabajar con escalas lineales o logarítmicas en ambos ejes o con escala logarítmica en el eje de frecuencias y lineal para el eje vertical.

CARACTERÍSTICAS GENERALES DE UN ANALIZADOR DE ESPECTRO. La señal de entrada que se desea analizar es trasladada a una frecuencia intermedia (FI) más alta por medio de un oscilador local interno, senoidal y sintonizable. Es decir, a lo largo de cada barrido se desplaza el espectro de la señal de entrada a la frecuencia FI, que es la frecuencia central de la banda de paso de un amplificador sintonizado a la frecuencia FI. La salida del amplificador de FI se mezcla con un oscilador. Esta información se filtra, por medio de un filtro activo, y la salida es rectificada y amplificada por un circuito denominado de medición. En la pantalla se muestra la potencia de salida de la señal asociada a un determinado rango de frecuencias. La resolución del analizador viene determinada por el ancho de banda del filtro de FI. Sería deseable que el ancho de banda fuese prácticamente nulo para extraer cada componente de frecuencia de la señal, pero esto es imposible. Debido a esta imperfección, si la separación en frecuencia de dos señales es menor que el ancho de banda del filtro FI utilizado en el analizador de espectros nos muestra un único armónico de potencia que representa la suma de las potencias de las dos señales. Interesa, por tanto, reducir el ancho de banda del filtro FI lo que conlleva, como ventaja adicional, la disminución de la potencia de ruido introducida. Al comienzo del diagrama de bloques aparecen un atenuador, un amplificador y un filtro paso de baja. El atenuador y amplificador se introducen con la intención de controlar el nivel de señal aplicado al resto del analizador (si el nivel es demasiado alto, la señal se distorsiona por los circuitos del analizador y, si es demasiado pequeña, la señal puede ser enmascarada por el propio ruido presente en el instrumento) El filtro LP es conocido como filtro imagen. Si no se incorporase,

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podrían entrar en el mezclador frecuencias indeseadas que, posteriormente, serían trasladadas a la FI y provocarían una lectura y medida erróneas. Para representar la amplitud de los distintos armónicos, se realiza el filtrado paso bajo de la señal proveniente del detector ubicado tras el filtro FI. Este filtro paso bajo es conocido como filtro de video y se emplea para suavizar la respuesta que se muestra en el display.

COMO UTILIZAR EL ANALIZADOR DE ESPECTRO

o CONTROL DE FRECUENCIA Se controla al Presionar el botón FREQUENCY y se pueden modificar atributos tales como: Frecuencia central, Frecuencia de arranque, Frecuencia de paro. START FREQ: indica la menor frecuencia que puede ser mostrada en pantalla (parte inferior izquierda de la pantalla). STOP FREQ: indica la mayor frecuencia que puede ser mostrada en pantalla (parte inferior derecha de la pantalla). CENTER FREQ: indica la frecuencia ubicada en el centro de la pantalla, es decir, entre START FREQ y STOP FREQ.

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CF STEP SIZE: indica el valor por el cual se podrá alterar la frecuencia central, una vez que se presionen las teclas PASO (Flechas). FREQ OFFSET: este valor será añadido a todos los valores de frecuencia previamente mencionados. Para modificar el control de frecuencia se siguen los siguientes pasos: 1.Presionar FREQUENCY, aparecerá un menú en la parte derecha de la pantalla. 2.Escoger el atributo deseado con la tecla correspondiente. 3.Finalmente introducir el nuevo valor con las teclas numéricas, recordando siempre las unidades.

o CONTROL DE RANGO Permitirá controlar el rango de frecuencias mostrado en pantalla que estará “distribuido” simétricamente alrededor de la frecuencia central. El proceso para su modificación es más sencillo que el de la frecuencia, ya que con solo presionar SPAN, este valor aparecerá en la pantalla y podrá ser cambiado con el teclado numérico, al igual que la frecuencia.

o CONTROL DE AMPLITUD Permite manejar los valores de ciertos atributos como: atenuación de la entrada, escala vertical, valor referencia etc. REF LEVEL: es activado cuando se presiona AMPLITUDE, y será el valor de amplitud mas alto que puede mostrarse en pantalla. ATTEN: permite establecer el valor de la atenuación de entrada entre 0 y 60 dB, en incrementos de 10 dB. Esta función reduce el nivel de potencia de la señal de entrada.

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LOG dB/DIV: permite establecer la escala vertical en unidades logarítmicas, entre 0.1 y 20 dB por división. LINEAR: cambia las unidades de la escala vertical de dBm a Volts, estableciendo el valor referencia al tope de la pantalla y la parte inferior de la misma en 0 Volts. REF LVL OFFSET: permite añadir un voltaje de offset al valor referencia.

Para modificar el control de amplitud se siguen los siguientes pasos: 1.Presionar AMPLITUDE, aparecerá un menú con los atributos en la parte derecha de la pantalla. 2.Seleccionar el atributo deseado mediante el botón correspondiente, el atributo aparecerá en pantalla. 3.Introducir el nuevo valor a través del teclado numérico, recordando las unidades. Nota: el atributo REF LEVEL no aparecerá en el menú, pero aparecerá en pantalla, y estará activo, cuando se presione AMPLITUDE.

o MARKERS Al presionar MKR se tendrá acceso a un menú, que aparecerá en la parte derecha de la pantalla, desde el cual se podrán controlar las propiedades de los marcadores (Markers): MARKER NORMAL: activa un marker en el centro de la pantalla y sobre la señal activa. El marker puede moverse con la perilla giratoria, las teclas de PASO (Flechas). MARKER DELTA: activa un segundo marker, en la misma posición que el primer marker. El segundo marker activado es el único que puede moverse.

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MARKER AMPTD: El marker siempre se mantendrá en la amplitud deseada, sin importar cambios en la entrada. MARKER PAUSE: Detiene el barrido del analizador en la posición del marker. Para reactivar el barrido introduzca 0 seg. MARKERS OFF: Desactiva, borra de la pantalla, todos los markers activos. Nota: En la esquina superior derecha de la pantalla aparecerán los valores de amplitud y frecuencia correspondientes a la posición del marker.

CARACTERÍSTICAS DEL PANEL FRONTAL.

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1. Bloque de la función activa: es el espacio sobre la pantalla que indica la función activa. 2. Bloque de mensaje: es el espacio sobre la pantalla donde aparece MEAS UNCAL y el (*). Si una o mas funciones son manualmente ajustadas( desacoplada) y la amplitud o frecuencia esta descalibrada, aparece MEAS UNCAL. ( Presione AUTO COUPLE y luego AUTO ALL para reacoplar las funciones y el (*) indica que una función está en progreso. 3. Softkey labels : son las anotaciones sobre la pantalla referente al marcador. 4. Softkey son las siguientes teclas desmarcadas sobre la pantalla. 5. FRECUENCY, SPAN y AMPLITUD: son las tres grandes teclas de color gris oscuro que activan las funciones primarias del analizador de espectro y accede al menú de funciones relacionadas. 6. Instrument State: las funciones aquí presentes afectan el cabal estado del analizador de espectro. Las rutinas del ajuste de calibración y las funciones especiales del menú son accedidas con esta tecla. La tecla verde PRESET resetea el analizador de espectro y puede ser usado como botón de “pánico” cuando se desee retornar a un estado conocido. 7. COPY : esta tecla imprime o plot los datos de la pantalla. Pero antes debe ser configurada con la tecla COFIG o PRINT CONFIG y COPY DEC PRNT PLT. 8. Control: aquí se encuentra el menú de acceso a las funciones que permiten ajustar la resolución del ancho de banda, ajustar el tiempo de barrido, manipular el trazo de datos que fue guardado y el control de la pantalla del instrumento. 9. Marker: en esta parte deL panel frontal del instrumento se encuentran concentrados las funciones de control de los marcadores, permitiendo leer frecuencia y amplitud a lo largo del trazo del analizador de espectro. 10. Windows: estas teclas ajuntan sobre Windows el modo de display. 11. Teclas de Datos : estas teclas incluyen las teclas de STEP y la perilla KNOB las cuales permiten cambiar el valor numérico de una función activa. HOLD desactiva una función activa HOLD se encuentra en el menú del display de datos. 12. INPUT 50Ω. Es la señal de entrada para el analizador de espectro. 13. PROBE PWR : Provee la potencia para pruebas activas y otros accesorios. 14. CAL OUT : provee una señal de calibración de 300 MHz a –20dBm.

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15. VOL-INTEN o INTENSITY: la perilla VOL-INTEN cambia el brillo de la pantalla y si están instaladas unas cornetas, esta perilla hace la función de variar el volumen de las cornetas. Esto es aplicable a los modelos HP 8591E, HP 8593E, HP 8594E, HP 8595E y HP 8596E. 16. 100 MHz COMB OUT : fuente de una señal de 100MHz con armónicos por encima de 22GHz para ser usada como una señal de referencia. 17. MEMORY CARD READER: lee de una tarjeta de memoria de solo lectura (ROM) o una tarjeta de memoria de acceso aleatorio (RAM). 18. RF OUT 50Ω: es la salida para construir una generador de pista. 19. LINE : es el ajuste del instrumento ON o OFF y para prender o apagar el equipo.

ANOTACIONES SOBRE LA PANTALLA

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En la figura se muestra un ejemplo de las anotaciones que aparecen sobre la pantalla del analizador de espectro. A continuación se indica su significado.

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.

Indica el modo de detección. Indica el nivel de referencia. Muestra sobre la pantalla la hora y el día. Allí se coloca el titulo de la pantalla. Indica la atenuación RF. Indica la ganancia del pre-amplificador. Entrada del teclado externo Se indica la amplitud de la señal en el punto donde esta ubicado el marcador. Mensaje que indica que la medición está descalibrada o que una función está en progreso. 10. Solicitud de servicio. 11. Operación remota. 12. Indica el valor del span de frecuencia o de la frecuencia final. 13. Tiempo de barrido. 14. Offset de frecuencia. 15. Ancho de banda de video. 16. Ancho de banda de resolución. 17. Indica el valor de la frecuencia central o de la frecuencia de inicio. 18. Indica el Umbral ( threshold). 19. Factor de corrección. 20.Indica el factor de corrección de amplitud. 21. Indica el trigger. 22.Indica el modo del trazo. 23.Indica el valor medio de video. 24.Indica el valor de amplitud en que se encuentra la línea sobre la pantalla.

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25. Indica el offset de amplitud. 26.Indica la escala de amplitud. 27.Es el bloque donde se muestra la función activa.