Existen analizadores de espectro para diferentes tipos de señales, pero este artículo se centrará principalmente en los analizadores de espectro de radiofrecuencia (RF).
¿Qué es un analizador de espectro de RF?
Un analizador de espectro de RF es un instrumento de prueba ampliamente utilizado que mide la potencia del espectro de la señal de entrada midiendo su amplitud, que se muestra en el eje vertical (eje y), frente a su frecuencia, que se muestra en el eje horizontal (eje x ). La salida se muestra en el dominio de la frecuencia. Es eficaz para proporcionar información sobre el rendimiento de RF de los módulos o sistemas de los circuitos porque, con la información de la señal obtenida del analizador, se puede identificar el tipo de señales presentes y se pueden medir sus frecuencias, niveles de frecuencia y amplitud. Además, se pueden observar otros componentes espectrales de una señal, como la frecuencia dominante, la potencia, la distorsión, los armónicos y el ancho de banda.
¿Cuáles son los tipos de analizadores de espectro?
Generalmente, los analizadores de espectro se clasifican en dos tipos: el analizador de espectro de barrido sintonizado y el analizador de espectro FFT. Sin embargo, los analizadores de espectro evolucionaron en diferentes factores de forma a lo largo de los años, avanzando continuamente con la tecnología. Independientemente de sus factores de forma, todavía cumple su propósito principal: analizar el espectro de frecuencia de cualquier señal dada. A continuación se muestran los diferentes tipos y factores de forma de los analizadores de espectro, cada uno destinado a diferentes usos y aplicaciones.
Analizador de espectro de barrido. También conocido como analizador de espectro superheterodino, el tipo barrido es la forma tradicional y más antigua del analizador de espectro. Los modelos más antiguos se basan en técnicas analógicas y han servido como base de las pruebas de análisis de espectro durante muchos años. La mayoría de estos modelos ya están desactualizados y han sido reemplazados por tipos modernos de analizadores de espectro de barrido que utilizan técnicas digitales.
Analizador de espectro digital FFT (Fast Fourier Transform). Como su nombre indica, este tipo de analizador de espectro utiliza tecnología digital, convirtiendo señales analógicas a su formato digital mediante técnicas FFT. En pocas palabras, las técnicas FFT utilizan un proceso matemático para transformar una forma de onda en los componentes de su espectro de frecuencia.
Analizador de espectro en tiempo real. Este analizador de espectro basado en FFT es un híbrido de tipo barrido y FFT. Usando la técnica superheterodina, primero convierte la señal a una frecuencia más baja, luego usa técnicas FFT para analizar la señal. La manipulación de las FFT se lleva a cabo rápidamente en tiempo real sin dejar huecos ni perder información en el espectro de RF calculado. Además, este tipo de analizador de espectro puede muestrear señales entrantes en un dominio de tiempo (como con un osciloscopio) y convertirlas en un dominio de frecuencia utilizando el algoritmo FFT. Captura una banda completa de frecuencias a la vez, la analiza y luego muestra el espectro.
Analizador de espectro PXI. PXI es un estándar basado en PCI eXtension Instrumentation y se usa ampliamente para instrumentación de prueba, adquisición de datos y control. Como su nombre indica, este tipo de analizador de espectro se basa en el estándar PXI, por lo que se puede incorporar a un rack PXI.
Analizador de espectro USB. Este tipo de analizador de espectro utiliza un software analizador de espectro para analizar, almacenar, mostrar y reproducir los datos. El software se instala en una computadora donde el dispositivo está conectado a través del puerto USB. Es más portátil y rentable que los analizadores de espectro de sobremesa, ya que solo es necesario comprar el hardware de adquisición.
Analizador de espectro portátil. Esto resulta útil en el campo para monitorear transmisiones de radio o inalámbricas y para verificar las características del espectro. Fabricado en formatos pequeños y portátiles, este tipo de analizador de espectro no tiene el mismo rendimiento y capacidad que los tipos más grandes de analizador de espectro.
Analizador de espectro en red. Este tipo de analizador de espectro se conecta a una red a través del puerto Ethernet. Supervisa dispositivos a través de una red. Esto es útil para monitorear dispositivos distribuidos geográficamente y normalmente se instala en grupos para cubrir toda la geografía de los dispositivos a monitorear, por lo tanto, cuanto mayor sea la geografía, más analizadores de espectro se necesitan.
¿Para qué se utilizan los analizadores de espectro?
Los analizadores de espectro se utilizan principalmente en laboratorios de electrónica para probar y verificar el rendimiento de RF. Se utilizan principalmente en el diseño de RF, diseño general de circuitos electrónicos, fabricación de productos electrónicos, servicio básico y reparación e instalación y servicio en campo. [1]
Las tareas generales para las que se utilizan los analizadores de espectro en un laboratorio son:
- comprobar si una señal modulada puede causar interferencias
- comprobar la presencia de ruido o distorsión
- comprobar si la señal está en la banda de frecuencia correcta
- investigar problemas generales con una señal
- poder de medición
- medir el ruido de fase en una señal
- frecuencia de medición
- realizar mediciones de EMI y EMI
- Trazar el nivel de diferentes frecuencias entre sí.
Fuera del laboratorio, los analizadores de espectro también tienen muchos usos prácticos, como depurar redes inalámbricas, probar técnicas de modulación / codificación, monitorear señales de radio y verificar el rendimiento de la antena, la ganancia del amplificador de RF, el ancho de banda de la señal y el uso de la banda. En el área de las redes móviles, por ejemplo, es extremadamente útil para localizar y eliminar interferencias. Los operadores de redes móviles utilizan analizadores de espectro portátiles, en particular, para la búsqueda de interferencias que les ayude a establecer y mantener señales de red.
También tiene usos en otros campos de la ciencia como astronomía, geología y bioquímica, entre otros. Como ejemplo, los analizadores de espectro se utilizan para analizar la composición química de materiales basándose en el patrón espectral de luz en el campo de la espectrometría.
Aunque un analizador de espectro tiene muchos usos, no es una herramienta para todos. Se necesitaría un profesional que entienda cómo funciona y cómo interpretar las características de una señal para operar el dispositivo. No obstante, es un instrumento de prueba indispensable que tiene una amplia gama de usos, no solo en el campo de la electrónica sino también en otros campos de la ciencia.
Fuentes:
Qué es un analizador de espectro: analizador de espectro de RF , Electronics-Notes.com