File - Laboratorio de Electrónica

Universidad de San Carlos de Guatemala
Facultad de Ingeniería
Escuela de Mecánica Eléctrica
Laboratorio de Electrónica
Comunicaciones 2
Primer Semestre 2014
Auxiliar: Edvin Baeza
Práctica 2
ANALIZADOR DE ESPECTRO
El analizador de espectros es una herramienta capaz de representar las componentes
espectrales de una determinada señal a partir de su transformada de Fourier.
Esta representación en el dominio de la frecuencia permite visualizar parámetros de la señal
que difícilmente podrían ser descubiertos trabajando en el dominio del tiempo con ayuda de
un osciloscopio.
Es especialmente útil para medir la respuesta en frecuencia de equipos de
Telecomunicaciones (amplificadores, filtros, acopladores, etc) y para comprobar el espectro
radioeléctrico en una zona determinada con la ayuda de una antena.
En la pantalla del equipo la amplitud o potencia de las señales se representa en el eje y y la
frecuencia en el eje x. La medida de potencia viene indicada en dBm, una unidad
logarítmica relativa al milivatio.
El analizador de espectros muestra el espectro de la señal introducida, es decir, las
componentes de frecuencia de ésta. Una señal senoidal pura tendrá un pico de amplitud en
la frecuencia de dicha señal. Sin embargo, una señal cuadrada tendrá más componentes en
frecuencia, justificadas con el desarrollo en serie de Fourier. Señales más complejas, como
puede ser una canción, tendrán un espectro aproximadamente continuo en un determinado
ancho de banda.
Aunque hay muchos tipos de analizadores de espectros, la mayoría de ellos utilizan 3
funciones principales:
a) CENTRADO DE FRECUENCIA, que indica cuál es la frecuencia del centro del
visor.
b) SPAN, que es el rango de frecuencias que aparece en pantalla
c) AMPLITUD o INPUT LEVEL, que es el nivel de referencia de entrada: a las
señales que llegan con un nivel más bajo, se les ajustará una AMPLITUD menor.
Revisado por: Inga. Ingrid de Loukota
versión 1S 2015
Aux. Edvin Baeza
Antes de configurar el analizador de espectros deberemos tener una idea clara de las
características de la señal a medir, esto es, su potencia, ancho de banda, frecuencia central,
etc. Además, tendremos que saber qué parámetros de la señal quieren medirse, así, por
ejemplo, se necesitará una ventana de frecuencias mayor si se desean medir sus armónicos
o una menor si lo que se desea medir es su ruido de fase.
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.
Objetivos
Estudiar el funcionamiento del analizador de espectro, características, interpretación
de gráficas y formas de programarlo.
Descripción:
Primera Parte:
consiste en ver el espectro de potencia de una señal FSK
(FrequencyShiftKeying) que es una modulación digital de frecuencia, utilizando un
generador de funciones que permite generar señales FSK. Los parámetros FREQ y
HOPFREQ son los 2 posibles valores de frecuencia de la señal modulada. La tasa de
cambio entre ambas, es decir, la frecuencia con la que la señal de salida conmuta entre las 2
frecuencias constituye la señal moduladora y puede ser generada internamente como una
señal cuadrada de frecuencia FSK-RATE o bien una señal externa que se le introduzca por
la entrada que se encuentra en la parte posterior. Utilizar la función de los osciloscopios
digitales RIGOL para encontrar la Transformada de Fourier y realizar comparaciones de
resultados.
Pasos a Seguir:
-
Seleccione en el generador de funciones una modulación FSK con frecuencias
FREQ y HOPFREQ de 50 kHz y 100 kHz respectivamente y una amplitud de 2
Vpp, y una señal moduladora con una tasa de cambio de 400 Hz.
Revisado por: Inga. Ingrid de Loukota
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Aux. Edvin Baeza
-
Seleccione la opción de Analizador de Espectro en el equipo 8921A de HP
-
En el analizador de espectros seleccione una frecuencia central de 100 kHz y un
span de 200 kHz.
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Aux. Edvin Baeza
-
Conecte la salida del generador de funciones al analizador de espectros (RF
In/Out), utilizando el cable y los conectores proporcionados por el auxiliar. (no
conectarlo directamente a la salida del generador).
Contestar las preguntas que se realizan en la hoja de calificación.
Segunda parte: deberá utilizar tambien las funciones que posee el osciloscopio degital
Rigol, para visualizar tambien el espectro de potencia de la misma señal, verificar observar
si coincide en las mediciones con las del Analizador de Espectro. Aprender a utlizar dicho
equipo en el analisis de señales que les puede ser de mucha utilidad en proyectos de
semestres.
Tercera parte: Crear un programa y gráfica del espectro de potencia de la señal de valores
dados anteriormente (señal FSK) utilizando Matlab para su construcción y adjuntarla
impresa al momento de la entrega. (Código y gráfica).
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Aux. Edvin Baeza
Hoja de Calificación
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Aux. Edvin Baeza
No. Grupo___________
ANALIZADOR DE ESPECTRO
Nombres Completos
Uso del Analizador de Espectro
Carnet
SI
NO
Uso del Osciloscopio función FFT SI
NO
Programa y gráfica de Matlab
NO
SI
Asistencia
sello y Firma Auxiliar
1. Dibuje a detalle (Frecuencia central, Spam, etc.) la grafica que se obtiene del Analizador
de Espectro y comente que es lo que visualiza, que significan los picos que presenta la
señal. ¿Coincide con lo esperado teóricamente o lo generado por Matlab?
2. Mida las frecuencias en el osciloscopio ¿Qué valores obtiene?
3. Dibuje la grafica que se obtiene en el osciloscopio utilizando la función FFT de una señal
FSK. (A detalle).
4. Varíe una de las frecuencias en el generador de una señal FSK y vea los cambios que se
obtiene en el espectro de la señal. Comente que es lo que sucede. ¿Qué pasaría si ambas
frecuencias de la señal FSK son iguales?
5. Genere una señal FSK e indique cuales serán las frecuencias a trabajar, realice los incisos
1,2 y 3 para dicha señal.
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Aux. Edvin Baeza