Analizador de Espectro
Un analizador de espectro es un equipo de medicion electronica que permite visualizar en una pantalla las componentes espectralesen un espectro de frecuenciasde las señales presentes en la entrada, pudiendo ser ésta cualquier tipo de ondas eléctricas, acústicas u ópticas.
Funcionamiento
Análisis se refiere a la acción de descomponer algo complejo en partes simples o identificar en ese algo complejo las partes más simples que lo forman. Como se ha visto, hay una base fisica para modelar la luz, el sonido o las ondas de radio en superposición de diferentes frecuencias. Un proceso que cuantifique las diversas intensidades de cada frecuencia se llama análisis espectral.
Onda de forma de voz y su espectro
Matemáticamente el análisis espectral está relacionado con una herramienta llamada transformada de Fourier. Ese análisis puede llevarse a cabo para pequeños intervalos de tiempo, o menos frecuentemente para intervalos largos, o incluso puede realizarse el análisis espectral de una función determinada. Además la transformada de Fourier de una función no sólo permite hacer una descomposición espectral de los formantes de una onda o señal oscilatoria, sino que con el espectro generado por el análisis de Fourier incluso se puede reconstruir o sintetizar la función original mediante la transformada inversa. Para poder hacer eso, la transformada no solamente contiene información sobre la intesidad de determina frecuencia, sino trambién su fase. Esta información se puede representar como un vector bidimensional o como un número complejo. En las representaciones gráficas, frecuentemente sólo se representa el módulo al cuadrado de ese número, y el gráfico resultante se conoce como espectro de potencia o densidad espectral de potencia.
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Una onda triangular representada en el dominio del tiempo y frecuencia.
Utilizacion
El espectro de frecuencia de un fenómeno ondulatorio (sonoro, luminoso o electromagnético), superposición de ondas de varias frecuencias, es una medida de la distribución de amplitudes de cada frecuencia. También se llama espectro de frecuencia al gráfico de intensidad frente a frecuencia de una onda particular.
En el eje de ordenadas suele presentarse en una escala logarítmica el nivel en dBm del contenido espectral de la señal. En el eje de abscisas se representa la frecuencia
, en una escala que es función de la separación temporal y el número de muestras capturadas. Se denomina
frecuencia central del analizador a la que corresponde con la frecuencia en el punto medio de la pantalla.
Pantallas de un Analizador de Espectro, la primera grafica se observa el espectro de frecuencias
en dos formas diferentes, la segunda muestra las medidas de la señal espectral.
Fenomeno Ondulatorio Luminoso
El espectro de frecuencias o descomposición espectral de frecuencias puede aplicarse a cualquier concepto asociado con frecuencia o movimientos ondulatorios , sonoro y electromagnético. Una fuente de luz puede tener muchos colores mezclados en diferentes cantidades (intensidades). Un arcoiris, o un prisma transparente, deflecta cada fotón según su frecuencia en un ángulo ligeramente diferente. Eso nos permite ver cada componente de la luz inicial por separado. Un gráfico de la intensidad de cada color deflactado por un prisma que muestre la cantidad de cada color es el espectro de frecuencia de la luz o espectro luminoso. Cuando todas las frecuencias visibles están presentes por igual, el efecto es el "color" blanco, y el espectro de frecuencias es uniforme, lo que se representa por una línea plana. De hecho cualquier espectro de frecuencia que consista en una línea plana se llama blanco de ahí que hablemos no solo de "color blanco" sino también de "ruido blanco".
Fenomeno Ondulatorio Sonoro
De manera similar, una fuente de ondas sonoras puede ser una superposición de frecuencias diferentes. Cada frecuencia estimula una parte diferente de nuestra cóclea (caracol del oído). Cuando escuchamos una onda sonora con una sola frecuencia predominante escuhamos una nota. Pero en cambio un silbido cualquiera o un golpe repentino que estimule todos los receptores, diremos que contiene frecuencias dentro de todo el rango audible. Muchas cosas en nuestro entorno que calificamos como ruido frecuentemente contienen frecuencias de todo el rango audible. Así cuando un espectro de frecuencia de un sonido, o espectro sonoro. Cuando este espectro viene dada por una línea plana, decimos que el sonido asociado es ruido blanco.
Fenomeno Ondulatorio Electromagnético
Cada estación emisora de radio o TV es una fuente de ondas electromagnéticas que emite ondas cercanas a una frecuencia dada. En general las frecuencias se concentrará en una banda alrededor de la frecuencia nominal de la estación, a esta banda es a lo que llamamos canal. Una antena receptora de radio condensa diferentes ondas electromagnéticas en una única señal de amplitud de voltaje, que puede ser a su vez decodificada nuevamente en una señal de amplitud sonora, que es el sonido que oímos al encender la radio. El sintonizador de la radio selecciona el canal, de un modo similar a como nuestros receptores de la cóclea seleccionan una determinada nota. Algunos canales son débiles y otros fuertes. Si hacemos un gráfico de la intensidad del canal respecto a su frecuencia obtenemos el espectro electromagnético de la señal receptora.
Analizador de Espectro Analógico
Un analizador de espectro analógico es un equipo electrónico que muestra la composición del espectro de ondas eléctricas, acústicas, ópticas, de radio frecuencia y entre otras. Contrario a un osciloscipio, un analizador de espectros muestra las ondas en el dominio de frecuencia en vez del dominio de tiempo. Puede ser considerado un voltimetro de frecuencia selectiva, que responde a picos calibrados en valores RMS de la onda. Los analizadores análogos utilizan un filtro pasa banda de frecuencia variable cuya frecuencia central se afina automáticamente dentro de una gama fija. También se puede emplear un banco de filtros o un receptor superheterodino donde el osciloscopio local barre una gama de frecuencias. Algunos otros analizadores como los de Tektronix utilizan un híbrido entre análogo y digital al que llaman "tiempo real" analizador de Espectros. La señales son convertidas a una frecuencia más baja para ser trabajadas con técnicas FFT o transformada rapida de Fourier.
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Analizador de Espectro Tektronix series RSA3000 de Tiempo Real
Analizador de Espectro Digital
Un analizador digital de espectro utiliza la (FFT), un proceso matemático que transforma una señal en sus componentes espectrales. Algunos equipos son de Agilent Technologies, Rohde & Schwarz, GW Instek, Keithley,Willtek usan este tipo de análisis. Algunas medidas requieren que se preserve la información completa de señal, frecuencia y fase, este tipo de análisis se llama vectorial.
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Analizador de Espectro Rohde & Schwarz FSL3 Modelo 1300.2502.13 R&S,
con rango de frecuencia de 9kHz a 3GHz, con rango de -135 a +20dBm y RBW 300Hz a 10MHz,
con pantalla a color TFT con generador de tracking de 3GHz
Analizador Vectorial
El analizador vectorial de señales es un instrumento de medición de señales electrónicas usualmente de RF (radio frecuencia), que reemplaza el analizador de espectro como un instrumento de medicion para diseñadores. Ideal para las medidas de señales rápidas de ancha banda o espectro extendido.
El analizador vectorial es un instrumento poderoso que puede realizar muchas de las tareas de medida y caracterización que realiza el analizador de espectro, pero además puede realizar muchas más funciones digitales útiles de demolulación. El analizador de espectro y vectorial operan de manera diferente. Usando un instrumento vectorial con un ancho de banda real igual o más ancho que el ancho de banda del transmisor nos asegura una captura de todas las señales de interés del dispositivo bajo análisis.
El instrumento vectorial provee una medición más rápida que un escalar. Con la arquitectura vectorial se pueden generar señales más complejas como ondas moduladas usando en la mayoria de los sistemas de comunicación. Instrumentos vectoriales capturan fase, amplitud y frecuencia a comparacion con los instrumentos tradicionales tipicamente no pueden. Se puede usar esta capacidad para capturar y mostrar simultáneamente información de frecuencia y tiempo necesario para el análisis de frecuencia-tiempo y mostrar espectrogramas en tercera dimensión.
La información de los instrumentos vectoriales, fase y frecuencia se puede usar para el análisis en modulación I/Q para mostrar una vista más detallada de la señal bajo análisis. Estos beneficios hacen el instrumento vectorial más poderoso y flexible que los instrumentos tradicionales de análisis de estrecha banda de espectro.
Analizador Vectorial AEA Technologies Modelo AEA 6025-5100 Via Echo 1000,
con rango de frecuencia de 4MHz a 1GHz de puerto dual S11 y S21
