Teoria ANALIZADOR DE ESPECTROS

ANALIZADOR DE ESPECTROS

En todos los ámbitos de estudio de la señal, nos podemos encontrar con diversos tipos de ondas: periódicas, no periódicas, deterministas, estocásticas, portadoras, moduladas, sinusoidales, cuadradas, triangulares, rectificadas de media onda, rectificadas de onda completa, irregulares…
Para poder caracterizar una onda, y posteriormente extraer las debidas conclusionessobre lo que queremos hacer con ella, se dispone de multitud de instrumentos. Si estamos interesados en conocer las características de la señal con respecto al tiempo se dispone de osciloscopios, ya sean analógicos o digitales. De esta forma, podremos ser capaces de obtener características tales como la forma de la señal, su amplitud, su fase, su evolución en el tiempo, el posible retraso respecto aotra señal, etc.
Ahora bien, si estamos trabajando con señales periódicas y queremos conocer las componentes en frecuencia de las mismas, sus niveles de potencia, etc…, la representación en el tiempo, por medio de osciloscopios, no nos sirve de gran ayuda. En estos casos se necesitan instrumentos de medida que se denominan analizadores de espectro, tanto analógicos como digitales.
Toda señalperiódica se puede descomponer como una suma de ondas senoidales, cuyas amplitudes y frecuencias son obtenidas a partir del análisis de Fourier. De esta forma, cualquier señal puede representarse como una suma infinita de sus armónicos o componentes en frecuencia. Se denomina espectro de frecuencias de una señal a esta descomposición, en frecuencia, de la señal que se expresa como una serie deFourier. La forma de representar gráficamente este espectro es, mediante los clásicos ejes de coordenadas, asignando el valor de las frecuencias al eje de abscisas y dibujando la amplitud de los mismos en el eje de coordenadas.
Matemáticamente es posible obtener el espectro en frecuencia de señales periódicas relativamente complejas, y es posible representar, gráficamente con papel y lápiz, dichascomponentes. Si la complejidad de la señal va en aumento, el cálculo de la serie de Fourier se va haciendo más y más difícil y tedioso. Para evitar este esfuerzo y para facilitar la representación del espectro de frecuencias de cualquier señal se crearon los analizadores de espectro, los analizadores de fourier y los analizadores de onda.

Un ANALIZADOR DE ESPECTRO realiza el análisis de Fourierempleando un filtro que rechaza todas las frecuencias, excepto una banda muy estrecha de ellas. La señal de entrada al instrumento es desplazada en frecuencia, mediante una senoide obtenida de un VCO de una frecuencia que varía continuamente entre un mínimo y un máximo prefijados, de forma que la frecuencia central del filtro sea recorrida por las componentes de frecuencia de interés. En la pantalla delequipo sólo se muestran las componentes de frecuencia, de la señal analizada, que coincidan con la del filtro de barrido. Como dispositivo de pantalla para mostrar la amplitud de cada armónico de la señal se emplea un tubo de rayos catódicos (TRC). Normalmente, se fabrican para mostrar señales en los rangos desde 5 Hz hasta 40 GHz.

El ANALIZADOR DE FOURIER realiza otro estudio espectral. En estecaso, la señal de entrada se pasa, en paralelo y simultáneamente, por un gran número (en algunos casos hasta 2048) de filtros digitales. De esta forma, el espectro de frecuencias de una señal se puede obtener muy rápidamente (por este motivo se les conoce también como analizadores de tiempo real). En este caso, como elemento de representación gráfica, también se emplea un tubo de rayos catódicos.Normalmente se utilizan en el rango de DC hasta los 100 KHz.

Finalmente, el ANALIZADOR DE ONDAS emplea un filtro sintonizable muy semejante al de un analizador de espectro convencional. Sin embargo, se selecciona y ajusta manualmente la frecuencia de interés. Para indicar la amplitud de los armónicos de interés se emplea un voltímetro de corriente alterna, en lugar de un tubo de rayos...