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INDICE
lntroducclon 4Glosario 5A. ANALIZADOR DE ESPECTRO 8B.
CONSIDERACIONES DE SEGURIDAD 9C. REQUERIMIENTOS DE ENERGIA 9
..
ANALIZADOR DE ESPECTRO
1. conceptos, caracteristicas y descrlpclon del analizador de
espectro R3131A
................................................................................................................
10
1.1. INTRODUCCION AL ANALISIS ESPECTRAL 111.1.1. Analisis del
movimiento ondulatorio 111.1.2. Representaclon espectral de una
sefial sinusoidal.. 14
1.2. MODULACION EN AMPLITUD 191.2.1. Frecuencias laterales
201.2.2. Descrlpclcn rnaternatlca 211.2.3. Ancho de banda 23
1.3. MODULACION EN FRECUENCIA 241.3.1. Frecuencia central y
aslqnaclon de ancho de banda 261.3.2. Porcentaje de modulaclon r
261.3.3. Relacion de desviaclon 26
1.4. DESCRIPCION DEL ANALIZADOR DE ESPECTRO R3131A 291.4.1.
Tablero frontal 291.4.2. seccton de medidas 301.4.3. Seccion de
datos 311.4.4. secctcn de marcadores 321.4.5. Seccion de controles
331.4.6. secclon mlscelanea 34
2. PRAcTICAS 35Practica 1. Autcdlaqnostlcc 34Determinar que los
sistemas del analizador de espectro esten en 6ptimas
condiciones.
Practica 2. Manejo basi co del analizador de espectro Tektronix
R3131A 38Introducci6n al manejo del analizador de espectro
R3131A.
Practica 3. Calculo del ancho de banda 47Calcular el ancho de
banda ocupado de una sefial de radio FM
Practica 4. Distorsion arrnonlca 51Visualizar el espectro de
frecuencia de las componentes arm6nicas de una senal,Practica 5.
Sintonizacion de una serial de radio AM 60A traves del analizador
de espectro visualizar las bandas laterales y calcular el indice
de
modulaci6n de la serial AM.Practica 6. Midiendo la relaclon
Audio-video de un canal de television .........64A traves del
analizador de espectro visualizar el espectro de frecuencia de
audio y de
video que componen una sefial de televisi6n.Practica 7.
Sintonizacion de una sefial de celular 69Sintonizar las sefiales
correspondientes a la banda de telefonia celular.
Practica 8. Preparando un disco para guardar datos 71Aprender a
utilizar el dlsposltivo de almacenamiento de datos del analizador
de espectro.
CONCLUSIONES 75
REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS 76
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2ANALIZADOR DE ESPECTRO
INDICE DE FIGURAS Y TABLAS.
Figura 1. Analizador de espectro 8Figura 2. Movimiento
ondulatorio periodlco 11Figura 3. Fasor 14Figura 4. Onda senoidal
en el dominio de la frecuencia 15Figura 5. Espectro de rayas de una
serial en forma unilateral 16Figura 6. Representaci6n
Fasortal-metodo de Euler 17Figura 7. Espectro de rayas de una
serial en forma bilateral. 18Figura 8. Informacion que contiene la
serial de audio 19Figura 9. Espectro de frecuencia de una serial
modulada en amplitud 20Figura 10. Circuito rrrodulador en amplitud
21Figura 11. Sefial portadora 24Figura 12. Senal moduladora
24Figura 13. Circuito modulador en frecuencia 24Figura 14. Sefial
modulada en frecuencia 25Figura 15. Analizador de espectro
Tektronix R3131A 28Figura 16. Tablero frontal, 29Figura 17. Seccion
de medidas 30Figura 18. Seccion de datos : 31Figura 19. seccton de
marcadores 32Figura 20. Seccion de control. 33Figura 21. Seccion
miscelanea 34Figura 22. Teclado de entrada y control de datos
34Figura 23. Oallbraclon en proceso 36Figura 24. Oalibraclon
completada 36Figura 25. Analizador de espectro R3131 A 37Figura 26.
Pantalla inicial del analizador de espectro 39Figura 27. Marcador
en el pico de RF 42Figura 28. Marcador situ ado a una frecuencia de
992 Mhz 43Figura 29. Diferencia de frecuencia entre el pico de la
serial y la marca debajo de .ella 44Figura 30. Espectro de radio
ditusion comercial 46Figura 31. calculando el ancho de banda
.48Figura 32. Ancho de banda ocupado y frecuencia central.
.49Figura 33. Analizador de espectro 50Figura 34. Confiquracion del
equipo de prueba 52Figura 35. Espectro de la frecuencia central a
la izquierda de la pantalla 53Figura 36. Espectro del segundo
arrnonico ados veces la frecuencia fundamental 53Figura 37.
Espectro del tercer arrnonico a tres veces la frecuencia
fundamental 54Figura 38. Espectro del cuarto arm6nico a cuatro
veces la frecuencia fundamental 54Figura 39. Espectro de la
frecuencia fundamental centrada en 6 Mhz 55Figura 40. Marcador
situado en el pico de la sefial, 56Figura 41. Espectro del segundo
arm6nico centrado en la pantalla 57Figura 42. Espectro del tercer
arrnonico centrado en la pantalla 57Figura 43. Espectro del cuarto
arm6nico centrado en la pantalla 58Figura 44. Generador de sefiales
conectado al analizador de espectro 59Figura 45. Espectro de
frecuencia de una serial de amplitud modulada 61Figura 46.
Porcentaje de rnodulacton de una sefial AM 62Figura 47.
Conflquracion del equipo de prueba 63Figura 48. Portadora de video
de una senal de television 65Figura 49. Portadora de audio de una
serial de televisi6n 66Figura 50. Portadora de audio y video 67
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3AUZADOR DE ESPECTRO
Fgura 51. Nivel de la portadora de video 67Figura 52. Nivel de
la portadora de audio 68Figura 53. Espectro de frecuencia de una
senat celular 69Figura 54. Ancho de banda de una serial celular
70Figura 55. Sintonizaci6n de una sefial celular 70Figura 56. Menu
para salvar los datos en pantalla 72Figura 57. Submenu mostrado al
salvar SAVE ITEM 72Figura 58. Abriendo archivos guardados 74
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~ALIZADOR DE ESPECTRO..
4
INTRODUCCION.
En este trabajo se presenta un manual de practlcas para el
laboratorio y taller decomunicaciones electr6nicas.
La presente tesina se divide principalmente en dos partes. La
primera parte es la parte
teo rica don de se revisan los conceptos te6ricos sobre el
analisis espectral como son la
Modulaci6n en Amplitud, la Modulaci6n en Frecuencia y se
presentan las caracterfsticas del
analizador de espectro R3131 A.
La segunda parte consiste en un conjunto de 8 practicas en las
cuales se revisan el
autodiagn6stico del analizador de espectro R3131 A, el manejo
basico del analizador de
espectro R3131 A, se realizan medidas de ancho de banda, se
visualizan las componentes
armonicas de una serial senoidal, sintonizaci6n y visualizaci6n
de una sefial de radio
Modulada en Amplitud, vlsuallzaclon de el espectro de audio y
video que forman la serial de
television, visualizaci6n de el espectro perteneciente a una
sefial.de telefonfa celular y comopreparar un disco para guardar
los datos obtenidos utilizando la unidad de almacenamiento
de datos del analizador de espectro.
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..5ANALIZADOR DE ESPECTRO
Glosario.
ALTA FRECUENCIA-High frequency: Designaci6n para la banda de
frecuencias
comprendida entre 3 y 30 Mhz.
ALTAVOZ-Loudspeaker: Traductor de potencia electrica a potencia
acustica.
AM I FM. AM I FM: Abreviatura que indica que un receptor de
radio u otro equipo esapto para trabajar con seiiales tanto de
modulaci6n de amplitud (AM) como de frecuencia
modulada (FM).
AMPLIFICADOR- Amplifier: Unidad que aumenta el nivel de una
serial.
AMPLIFICADOR DE AUDIO-Audio Amplifier: Aparato que permite
amplificar las
seiiales de audio producidas por cabezas fonocaptoras
(pastillas), micr6fonos, cabezas
lectoras de sonido en magnet6fonos, etc.
AMPLIFICADOR D!= CLASE A - Class-A amplifier: Amplificador en el
que cada
transistor que 10conforma permanece activo durante todo el
ci910de una senal.
AMPLIFICADOR DE CLASE B - Class-B amplifier: Amplificador en el
que al aplicar
una serial, cada dispositivo permanece activo durante
aproximadamente medio cicio.
AMPLIFICADOR DE CLASE C - Class-C amplifier: Amplificador
transistorizado en el
que cada disposltlvo permanece activo durante un tiempo menor
que un semiciclo.
AMPLIFICADOR DE FRECUENCIA INTERMEDIA - IF amplifier: Secci6n de
un
receptor superheterodino que amplifica las sefiales una vez
convertidas al valor fijo de FI
por el convertidor de frecuencia.
AMPLIFICADOR DE RF - RF amplifier: Amplificador que incremento
la tensi6n 0
potencia de las sefiales de RF a la frecuencia portadora.
AMPLIFICADOR LINEAL - Linear amplifier: Amplificador en el que
existe una
relaci6n lineal entre los parametros de entrada y los de
salida.
AMPLITUD - Amplitude: En un sentido generico, dfcese de la
magnitud de una onda
o cantidad de variaci6n peri6dica 0 alterna.
AMPLITUD DE ONDA - Wave Amplitude: Magnitud de la variaci6n
maxima de una
caracterfstica (tensi6n, corriente) de la onda respecto a cero.
Valor de pico de una onda.
ANALIZADOR DE ESPECTROS - Spectrum analyzer: Analizador
autornatlco de
ondas que incorpora una unidad de indicaci6n visual. Receptor de
barrido cuya pantalla
muestra un grafico de sefiales y sus anchos de banda respecto a
una frecuencia
especffica.
ANALOGICO. Analog - Analogue: Perteneciente a datos
representados en forma de
cantidades ffsicas continuamente variables. Este concepto
contrasta con el digital.
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ANALOGICO-DIGITAL. A I D: Conversion de las tensiones y
corrientes analoqicasrocedentes de un sensor para su representaclon
digital.
ANCHO DE BANDA-Bandwidth: Frecuencia ala cualla ganancia de un
amplificador
o cualquier otro circuito se reduce en 3 dB de su valor de
corriente continua. I Extensiondel espectro 0 gama de frecuencias
comprendidas en cierta banda. I Banda defrecuenclas que puede ser
reproducida por un amplificador.
ANTENA - Antenna, aerial: Dispositivo (hilo, varilla 0 parabola)
destinado a
nterceptar las ondas de radio y transformar los campos
electromaqneticos en sefiales.e ectricas.
ANTENA ROMBICA-Rhombic antenna: Antena direccional en forma de
rombo
horizontal que es excitada por uno de los vertices.
ARMONICO-Harmonic: Componente arrnonica de una onda periodlca
cuya
frecuencia es multiple entero de la frecuencia fundamental.
ATENUACION-Attenuation: Disminucion de nivel expre'sado en dB. I
Perdida deamplitud de una serial.
ATENUACION DE ONDA- Wave Attenuation: Disminuclon de amplitud de
una onda.
AUDIO-Audio: Palabra latina empleada para calificar un
disposttivo que utiliza
cualquier frecuencia 0 serial comprendida en el espectro
audible, es decir, de 20 a 20.000
Hz aproximadamente.
AUDIOFRECUENCIA-Audio frequency: Banda de frecuencias,
comprendida entre 20
y 20.000 Hz, que es audible por el ser humano.
Banda de frecuencias: Porcion del espectro radloelectrlco que
contiene un conjunto
de frecuencias determinadas.
Espectro radloelectrico: EI espacio que permite la propaqacion
sin gufa artificial de
ondas electromaqneticas cuyas bandas de frecuencias se fijan
convencionalmente por
debajo de los 3,000 Gigahertz.
Frecuencia: Nurnero de ciclos que por segundo efectua una onda
del espectro
radioelectrico
Hertz: Denominacton de la unidad de frecuencia definida por la
relaclon cicio/segundo.
Interferencia: Efecto de una energfa no desea da debida a una 0
varias emisiones,
radiaciones, inducciones 0 sus combinaciones sobre la recepci6n
de un sistema de
radiocornunlcacion, que se manifiesta como degradaci6n de la
calidad, falseamiento 0
perdida de la informaci6n que se poora obtener en ausencia de
esta energfa no deseada.
Potencia autorizada: Potencia maxima permitida para que se opere
una estaci6n
radioelectrica, la cual se especifica por la Secretarfa en la
autorizacion de la estacion.
6
..
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7AHAUZADOR DE ESPECTRO ..
Radiocomunicaci6n: Toda telecornunicacion transmitida por medio
de ondas
radioelectricas.
Servicio de radiodifusi6n 0 difusi6n de senates: Servicio de
radiocornunicacion
cuyas emisiones se destinan a ser recibidas directamente por el
publico en general.
Telecomunicaciones: Toda emislon, transrntslon 0 recepclon de
signos, sefiales,
escritos, irnaqenes, voz sonidos 0 informacion de cualquier
naturaleza que se etectua a
traves de hilos, radioelectricidad, medios optlcos, ffsicos, u
otros sistemas
electrornaqneticos.
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8UIAUZADOR DE ESPECTRO
A. Analizador de espectro.
Un analizador de espectro es, esencialmente, un receptor de
radio en el que cuando
onizamos una frecuencia aparece dibujada en la pantalia la
potencia de la selial
centrada en el valor de frecuencia sintonizado. Es decir, nos
muestra el espectro de la serial.
Figura. 1 Analizador de espectro.
Caracteristicas principales. [1]
1) Rango de frecuencia de: 9 Khz a 3 Ghz.
2) Frecuencia de SPAN: 50 Khz a 3 Ghz.
3) Funci6n de contador de frecuencia con resoluci6n de 1 Hz.
4) Funci6n para medir el ancho de banda ocupado.
5) Funci6n de Guardar y leer datos que pueden ser almacenados y
editados en u
formato de texto.
6) Una unidad de disco de 3.5 el cual puede ser usado para
guardar la imagen de la
pantalla en un formato BMP.
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9MAUZADOR DE ESPECTRO
B. Condiciones de seguridad. [1]
Para asegurar la protecci6n del analizador de espectro y para
minimizar el riesgo de
anos al instrumento, deben observarse las siguientes
advertencias.
1) Debe usarse en una temperatura ambiente de 0 a +50c
2) Humedad relativa del 85 % sin condensaci6n.
3) En un area libre de gases corrosivos.
4) Lejos de la exposici6n directa de la luz del sol.
5) En un area libre de polvo.
6) En un area libre de vibraciones.
7) Nunca debe conectarse sefiales con mas de 20 dB 0 30 VCD
C. Requerimientos de energla. [1]
Operaci6n a 127 VCA Operaci6n a 220 VCA
Rango de voltaje de90 Va 132 V 198 a 250 VCA
entrada
Rango de frecuencia 48 Hz a 66 Hz
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ol..ZADOR DE ESPECTRO
.. Conceptos, caracterfsticas y descrlpclon del analizador de
espectro R3131 A.
En todos los arnbitos de estudio de la senal, nos podemos
encontrar con diversos
~5 de ondas: peri6dicas, no peri6dicas, deterministas,
estocasticas, portadoras,
--:.; adas, sinusoidales, cuadradas, triangulares, rectificadas
de media onda, rectificadas
- :"'da completa, irregulares ...Para poder caracterizar una
onda, y posteriormente extraer
- aenidas conclusiones sobre 10 que queremos hacer con ella, se
dispone de una multitud"'strumentos. Si estamos interesados en
conocer las caracterfsticas de la serial con
sscecto al tiempo se disponen de osciloscopios, ya sean
anal6gicos 0 digitales. De esta
ma, podremos ser capaces de obtener caracterfsticas tales como
la forma de la serial, su
amo tud, su fase, su evoluci6n en el tiempo, el posible retraso
respecto a otra serial, etc.
Ahora bien, si estamos trabajando con senates peri6dicas y
queremos conocer las
- '"'"'ponentesen frecuencia de las mismas, sus niveles de
potencia, la representaci6n en el
E'"'1PO, por medio de osciloscopios, no nos sirve de gran ayuda.
En estos casos se
r ecesttan instrumentos de medida que se denominan analizadores
de espectro, tanto
a:--ar6gicoscomo digitales.
Toda serial peri6dica se puede descomponer como una suma de
ondas senoidales,
- ~/as amplitudes y frecuencias son obtenidas a partir del anal
isis de Fourier. De esta forma,
__alquier serial puede representarse como una suma infinita de
sus 0 componentes en
.;ecuencia. Se denomina espectro de frecuencias de una serial a
esta descomposici6n, en
'''ecuencia, de la serial que se expresa como una serie de
Fourier. La forma de representar
;raficamente este espectro es, mediante los clasicos ejes de
coordenadas, asignando el
.aior de las frecuencias al eje de abscisas y dibujando la
amplitud de los mismos en el eje
de coordenadas.
Matematicamente es posible obtener el espectro en frecuencia de
sefiales peri6dicas
'elativamente complejas, y es posible representar, graficamente
con papel y laplz, dichas
:omponentes. Si la complejidad de la serial va en aumento, el
calculo de la serie de Fourier
se va haciendo mas y mas diffcil y tedioso. Para evitar este
esfuerzo y para facilitar la
~epresentaci6n del espectro de frecuencias de cualquier serial
se crearon los analizadores
de espectro, los analizadores de Fourier y los analizadores de
onda.
,
'.~.
't,
10
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11
.uIAUZ.AOOR DE ESPECTRO ..
1.1. Introducci6n al analisis espectral.
1.1.1. Analisis del movimiento ondulatorio. [5]
La ecuaci6n general de un movimiento ondulatorio se puede
escribir: x = f(t) y al ser decaracter peri6dico verifica que: f(t)
= f(t+P), siendo P el periodo.
Tomado por ejemplo la ecuaci6n de movimiento descrita por la
ecuaci6n:
.t = Asenwt +Bsen2wt Siendo w la frecuencia [1]
Que representa la superposici6n de dos movimientos ondulatorios
simples cuya
grafica es:
2P
x = A sen \o\It }x = B sen 2'III't x = A sen wt + B sen 2wt
Figura 2. Movimiento ondulatorio peri6dico.
Sumando a la ecuaci6n [1] terminos de la forma sen nwt 6 cos nwt
se obtiene un
desplazamiento peri6dico en x, de periodo Pyla forma exacta
depende del nurnero de
funciones sene y coseno que se sumen y de sus amplitudes
relativas.
Vemos as! que sumando movimientos ondulatorios simples cuyas
frecuencias son
multiples de una fundamental y cuyas amplitudes sean
seleccionadas correctamente, se
puede obtener cualquier funci6n peri6dica arbitraria. La inversa
tambien es verdadera, y
constituye el Teorema de Fourier, cuya formulaci6n es:
Una funci6n peri6dica de periodo P = 2n puede expresarse como la
suma:w
x = f(t) = ao + al cos wt + a2 cos 2wt + ... + an cos nwt +
b.senwt + b2sen 2wt + ...+ bnsennwt [2]
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12
ANAUZADOR DE ESPECTRO
La frecuencia w se llama frecuencia fundamental y las 2w,
3w,..., nw se denominan
arrn6nicos.
Es fundamental la obtenci6n de los coeficientes de cada uno de
los terminos ya que
oeterminaran la amplitud de cada arm6nico de forma que la suma
total de todos los
obtenidos proporcione la funci6n original. Para la obtenci6n de
los coeficientes an y bn,
uarnados coeficientes de Fourier, se emplea el siguiente
razonamiento:
Para obtener el coeficiente an se multiplican ambos miembros de
la ecuaci6n [2] por
cosnwt con 10que se obtiene:
cosnwif(t) = ao cosnwt + al coswtcosnwt + a2 cos2wtcos nwt +
...+ an cos" nwt +b,senwt cosnwt + b2 sen2 wt cosnwt + ...+
bnsennwt cosnwt
Integrando ambos miembros de la ecuaci6n en el intervalo [0,
P]:
p p p p
fcosnwif(t)dt = fao cosnwtdt + fal coswtcosnwt + ...+ fa" cos?
nwt +o 0 0 0
p p p
+ fblsenwt cosnwt + fb2sen2wt cosnwt + ...+ f
bnsennwtcosnwt.000
En este desarrollo se obtiene terminos cuyo integrando
corresponde a uno de los
siguientes:
1. - am cosmwt cosnwt
2. - bmsenmwtcosnwt
3. - an cos2nwt
Veremos como los de la forma 1 y 2 son nulos y el de la forma 3
es el que permite
obtener el valor de an.
Calculo de la integral de los termlnoe de la forma 1.p p
f Am cosmwt cosnwtdt = am f[cos(m - n)wt + cos(m + nwt )}it =o 2
0
Se ha empleado la sustituci6n: cos(mx - nx) + cos(mx + nx) = 2
cosmx cosnx
[p p ] [( ) IP ( ) IP]a a sen m - n wt sen m + n wt
_!II_ fcos(m - n)wtdt + fcos(m + n)wtdt = _!II_ _ + =2 0 0 2 m n
0 m+n 0
21lPar que P = - y senO = 0
(J)
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13
ANALIZADOR DE ESPECTRO
am [sen(m - n)2:r + sen(m + n)2:r] = 02 m-n m+n
Esto explica que todos los terminos de esta forma son nulos
incluido el termino del
coeficiente ao que es el caso trivial de que el factor m sea m =
o.
Calculo de la integral de los termlnos de la forma 2.
P b Pfbmsenmwtcosnwtdt = ~ f[sen(m + n}wt + sen(m - n)wt]dt =o 2
0
Se ha empleado la sustituci6n: sen(mx + nx)+ sen(mx -nx)wt =
2senmx cosnx
[p P ] [ ( }w IP ( ) IP]b b - cos m + n t - cos m - n wt~ fsen(m
+ n)wtdt + fsen(m - n}wtdt = ~ + _ =
2 0 0 2 m+n 0 m n 0
2:rPorque P=-
w
bill[1-cos{m + n)2:r + cos0 + - cos{m - n )2:r + cos0] = 02 0
m+n m-n
Por 10 cual todos los terrnlnos de esta forma son nulos.
calcuto de la integral de los termlnos de la forma 3.
EI terrnino an cos?nwt es unlco y su valor es:
P P
fan cos2 nwtdt = an ~1+ COS 2nwt Wt =020
.", 2 1+2cos2nwtSe ha empleado la sustltuclon: cos nwt =
----~2
a [Pf Pf ] a [ sen2n2:r] a P__.!!_ dt + cos2nwtdt = __.!!_ P + =
_n_2 0 0 2 2n 2
As! pues, elirninando los terrninos nulos se tiene:
Pf a Pcosnwtf(t)dt = _n_o 22 P
Ydespejando: an = - f cosnwtf(t)itPo
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ANALIZADOR DE ESPECTRO
Para la obtenci6n de los coeficientes bn se utiliza el mismo
proceso peromultiplicando ambos miembros de la ecuaci6n [2] por sen
nwt.
EI Teorema de Fourier enuncia: "un movimiento ondulatorio
pertodico puede
expresarse como una superposlclon de movimientos ondulatorios
armenlcos de
frecuencias multiples de una frecuencia fundamental". [6]
EI metoda de Fourier es util no solo para el analisls de curvas
peri6dicas, sino para
curvas no peri6dicas, ya que basta suponer que la curva se
extiende en el infinito y que este
ntervalo corresponde a un solo periodo. La diferencia esencial
es que en lugar de analizar la
curva en un espectro-dlscreto de frecuencias Wt 2w, 3wt t nw, se
analiza en un espectro
continuo.
1.1.2. Diagrama fasorial y representaclcn espectral de una
seiial
sinusoidal.
Considerando una onda sinusoidal arbitraria es equivaJente
escribir:
x(t)= A cos (wt +
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15
AHALIZADOR DE ESPECTRO
EI vector descrito puede representarse en el dominio de la
frecuencia, mediante un
s stema cartesiano con la frecuencia en las abcisas y en las
ordenadas separadamente la
amplitud y la fase, obteniendo asl el espectro de rayas de la
Figura en el que se representa
una sinusoide de frecuencia fo y de fase inicial 0. La fase
inicial se toma como la diferencia
temporal entre la sinusoide descrita y la funci6n cos wt.
AMPLITUD
1 jAo fo
FASE
1oFigura 4. Onda senoidal en el dominlo de la frecuencia.
En general en los anallsis de senates y la construcci6n de
espectros de rayas se
adoptan los siguientes convenios:
1. La variable independiente es la frecuencia y se representa en
las abcisas.
2. Los angulos de fase inicial se referencias respecto a senales
cosenoidales, esto
quiere decir que para representar senales sene se tornara en
cornplernentario del coseno:
sen wt = cos (wt - pi/2).
3. Los angulos de fase se miden en radianes.
4. Las amplitudes son siempre numeros reales positivos.
Por ejemplo, tornando la senal:
x(!) = 3 + 4 sen (2TT 15 t + TTI2) - 5 cos ( 2TT 25 t) + 2 cos (
600 t + 30)
La transformaci6n segun los puntos descritos sera:
x(t) = 3 + 4 cos (2TT 15 t - TT/6) + 5 cos ( 2TT 25 t - TT) + 2
cos (2p 600 tl2TT + TT/6)
Se ha tornado w = 2 rt f siendo f la frecuencia en Hz.
Y su representaci6n en amplitud y fase es:
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16
DE ESPECTRO
AMPUTUD FASE
J3 r r r )1/6 15 2515 25 GOO(2)1 f 0 SOD(2)1 f-)1/6-)1
Figura 5. Espectro de rayas de una senal en forma
unilateral.
Esta representaci6n es unilateral 0 de frecuencias positivas.
Otra forma de
....,esentaci6n es la bilateral 0 de frecuencias positivas y
negativas, que se basa en la
I'n ciOn de Euler para numeros complejos que se describe a
continuaci6n.Un numero complejo admite la siguiente representaci6n
exponencial:
p eXY = p (cos z +j sen z)
En la que z representa el argumento y p el m6dulo.
Realizando la suma:
. _"( .) 1 {cosz + Jsenz)2+ 1e" + e XJ = cosZ + jsenz + =
_'_~---"'--__L----c--(cosz+ jsenz) (cosz+ jsenz)
Xi =xt cos? z=seni z + 2coszjsenz+ 1 2cos2 z+2coszjsenze' +e ' =
= -------=----cosz + jsenz cosz + jsenz
Xi -st 2cosz{cosz+ jsenz) 2e ' + e "= = coszcosz+ jsenz
e" +e-Xjcosz=---
2
La representaci6n bilateral se puede escribir de la forma:
x(t) = A cos ( wt + e ) = M (e j (wt + f) + e -j (wt + f) )
-
17
La amplitud de la selial viene determinada por la suma de dos
fasores de igual
rtud pero con fases iniciales y velocidades angulares opuestas.
En este caso para
lCIIltenerel valor de x(t) no es preciso realizar la proyecci6n
del fasor sobre el eje de abcisas,
sma que viene dada por la suma de ambos fasores en el instante
t.
x(t) = A cos (wt+9)o IE----+------.....,R:="e-::fe-rencia
- (wt+9') //./
/'
Figura 6. Representacion fasorial-metodo de Euler.
Este tipo de representaci6n es el mas c6modo para el anallsls
matematico, pero
deben reseliarse las siguientes particularidades:
5. Las frecuencias negativas no tienen realidad fisica y se
eliminan en una
representaci6n grafica normalizada.
6. La amplitud de las lineas es la mitad de la amplitud de la
senal.
7. EI espectro de amplitud es simetrico respecto al origen y el
de fase
antislmetnco.
En general el espectro de amplitud sera el mas utilizado en
analisis espectral, Este
indica que frecuencias estan presentes y en que proporci6n
relativa. La completa
identificaci6n de la selial requiere el conocimiento de los
espectros de amplitud y de fase,
pero en nuestro caso el de fase es rara vez usado.
La siguiente figura muestra el mismo ejemplo que se represent6
en un diagrama
unilateral, esta vez en el diagrama bilateral. La ecuaci6n
es:
x(t) = 3 + 4 cos (2TT15 t - TT/6) + 5 cos ( 2rr 25 t - TT) + 2
cos (2rr 600 tl2TT+ TT/6)
-
18
AMPLITUD
2.512 r 2 12.511 _ I ~ I _
- 600/2)1' -25 -15 0 15 25FASE
600/2)1' f
~ 600/2)1'
)T
25-)1'1E
-25 600/2)1' f
-)1'
Figura 7. Espectro de rayas de una senal en fonna bilateral.
-
~R DE ESPECTRO
1.2. Modulaci6n AM.
19
La modulaci6n es el proceso de mezclar dos seriales electricas,
una de baja
~encia y otra de alta frecuencia. Ala serial de baja frecuencia
se Ie denomina serial
moduladora y a la de alta frecuencia serial portadora. Haciendo
variar la amplitud de la serial
portadora, de acuerdo a la amplitud de la serial modulante,
obtenemos una serial modulada
en amplitud. A este proceso se Ie llama modulaci6n en amplitud.
[4]
Si una onda portadora se modula en amplitud, su amplitud queda
obligada a variar de
acuerdo con el valor lnstaritaneo de la serial moduladora. La
diferencia de frecuencia entreIs onda portadora y la serial
moduladora es normalmente mucho mayor esta en el orden delos miles
de hertz.
La amplitud de la onda portadora modulada puede verse claramente
que varia entre
un valor maximo, que en general es mayor que la amplitud de la
onda sin modular, y un
valor minimo, que es menor que la amplitud de la onda sin
modular.
.....-. Tp =..!...." F
~) ONDA PORT ..OORA Vp1~ Tm=- _.....,
vm-~ f
Tp _ 1 IF Io----oi
c) ONOA MOCULADAFigura 8. Informacion que contiene la senal de
audio.
-
20....uzM)()R DE ESPECTRO
1.2.1. Frecuencias laterales.
Cuando una onda portadora sinusoidal esta modulada en amplitud,
cada componente
de frecuencia de la serial moduladora da lugar ados frecuencias
en la serial modulada, una
per encima de la frecuencia portadora y otra por debajo. Cuando
la serial moduladora es
I6lB onda sinusoidal denotada por fa la onda portadora modulada
contiene tres frecuencias:
a) La portadora fc. .
b) La frecuencia lateral inferior (Jc - fa)
c) La frecuencia lateral superior (Jc + fa)
Las dos nuevas frecuencias son las frecuencias laterales
superior e inferior, y estan
9 almente separadas a cada lado de la frecuencia de la portadora
en una cantidad igual a
s frecuencia de la serial moduladora.
Figura 9. Espectro de frecuencia de una sefial modulada en
amplitud.
-
ANAUZADORDEESPECTRO
vi10V+V
V2 C2r~1'r
21
C3.10ur
RS2k
Rl20k R210k
Figura 10. Circuito modulador en amplitud. [4]
Donde
fa = es la frecuencia del tono de audio.B = es el valor pico de
la serial moduladora.
1.2.2. Descripci6n matematlca, [4]
La descripci6n matematica de la onda portadora no modulada
es:
Asen27if,,1 (3)
Donde
fc = es la frecuencia portadora.A = es el valor pico de la
portadora sin modular.Podemos tomar un tono de audio unico y
considerarlo como la serial moduladora y
representarlo de la siguiente forma rnaternattca:
Bsen2tifi
Q1NPN
R310k R410k
(4)
La onda modulada se representa matematicamente como el
producto:
(A + Bsen2tifal) (sen27(,,/) (5)
-
22MAUZADOR DE ESPECTRO
Factorizando, se obtiene:
A( 1+ ~ sen27Tfi }sen27Tfet )En funci6n del voltaje, se
obtiene:
v = Ve( 1+ ~ sen 27TfJ)
(6)
(7)
Donde
Vc = Es el voltaje pico de la portadora no modulada representada
por A hasta ahora.Utilizando la identidad trlqonornetrlca:
(senXXsenY) = tcos(X - Y)- tcos(X + Y)La ecuaci6n que describe
la onda modulada por amplitud se escribe como sigue
v = Vesen27Tfet + m Ve cos 2tr(fe - fa )t - m V cos 2tr(fe + fa
~2 2
(8)
Donde m se llama factor de modulaci6n y se define como:
(9)m = Valor pico de la senal moduladoraValor pico de la
portadora no modulada
De acuerdo con la ecuaci6n (2.6) que describe la onda modulada
por amplitud, se ve
que esta tiene tres componentes: uno a una frecuencia fe' uno a
una frecuencia t,+ fa Yuno a una frecuencia I,- fa
= serial portadora.
( m;e ) cos 2tr(Jc - fa )t = banda lateral inferior modulada.(m
;c ) cos 2tr(Je + fa)t = banda lateral superior modulada.Cuando se
expresa como porcentaje este se conoce como porcentaje de
modulaci6n,
M (10)
EI porcentaje de modulaci6n puede variar entre 0 y 100% sin
distorsi6n, si se
incrementa a un porcentaje mayor de 100%, el resultado es
distorsi6n, acornpariada de
frecuencias extranas.
-
23
ANALIZADOR DE ESPECTRO
1.2.3. Ancho de banda.
EI ancho de Banda es el range de frecuencias que se transmiten
per un medio. Se
define como BW = Frecuencia Maxima - Frecuencia Minima
(aritrnetica). Por ejemplo en BWtelefonico esta entre 300Hz y
3400Hz, el BW de audio perceptible por el oldo humano esta
entre 20Hz y 20,000Hz.
A menudo el ancho de banda se simboliza mediante un unico
nurnero cuando la
frecuencia baja esta bastante proxima a cero. Por ejemplo, el
ancho de banda de la voz
humana se situa en torno a los 9 kHz, aunque realmente puede
estar en el range que va
desde los 200 Hz hasta los 9 kHz.
Para las transmisiones de amplitud modulada la banda de
frecuencias comprende de
los 540 a 1600 Khz. Con un ancho de canal de 10Khz para cada
estaclon.
-
24ANAUZADOR DE ESPECTRO
1.3. Modulaci6n de frecuencia.
La modulaci6n en frecuencia se desarrollo para eliminar el ruido
que acompaJ'laba la
serial deseada; cuando se utilizaba la modulaci6n en
amplitud.
Cuando se modula una portadora por frecuencia, la informaci6n se
coloca en esta al
variar su frecuencia mientras su amplitud se mantiene fija.
Cuando se recibe, las variaciones
de amplitud se eliminan antes de la desmodulaci6n sin afectar el
contenido de informaci6n
guardado en las variaciones de frecuencia, con 10 que se elimina
cualquier ruido que pudieraaparecer en forma de rnodulacion en
amplitud de la portadora. [4]
La serial portadora no modulada se describe como:
A \ JI~
fc = Asenlstf, t (11)
II I I I1/
Figura 11. Senal portadora.
La serial moduladora 0 de audio se describe como.
(12)
Figura 12. Senal moduladora.
VeeHII------+ I:!
Figura 13. Circuito modulador en frecueneia.
-
25
ANAlIZADOR DE ESPECTRO
Figura 14. Senal modulada en frecuencia.
La frecuencia portadora I, variara en torno a una frecuencia de
descanso fe y por
tanto:
fe = fe + !:J.fsen21l/i (13)La onda modulada por frecuencia
tendra la siguiente descrfpclon:
v = Asen[21&(fe + !:J.fsen271/i )t ] (14)
!:J.f Es el cambio de frecuencia maximo experimentado por la
onda modulada; se
llama desvlaclon de frecuencia. La variaci6n total de
frecuencia, de la mas baja a la mas
alta, se conoce como oscllaclon de la portadora. Por 10 tanto,
en una serial moduladora
cuyos picos positivos y negativos son iguales, tal como una onda
senoidal pura, la osoilacion
de la portadora es igual ados veces la desviaclon de
frecuencia.
!:J.f = desviaclon de frecuencia.Oscilacion de la portadora = 2
X desvlacion de frecuencia
indice de modulacion = m I = !:J.ffa
(15)
La Com is ion Federal de Telecomunicaciones (COFETEL) requiere
que se utilice
modulacion de frecuencia como tecnlca de rnodulaclon en la banda
de frecuencias entre 88
Mhz y 108 Mhz. Esta se conoce como banda de FM.
La modulacion de frecuencia tambien se asigna por mandato como
tecnica de
modutacion requerida para la porcion de audio de la banda de
transmision de TV.
La Cornlslon Federal de Telecomunicaciones establece una
desviacion de frecuencia
maxima de 75 KHz para las transmisiones de FM en la banda de 88
a 108 Mhz y una
desviacion de frecuencia maxima de 25 Khz para la parte del
sonido de las transmisiones de
television.
-
26~ALIZADOR DE ESPECTRO
1.3.1. Frecuencia central y asignaci6n de ancho de banda.
A cad a radiodifusora de FM en la banda de 88 a 108 MHz se Ie
asigna un canal de
50 Khz. mas una banda de resguardo de 25 Khz. en los rnarqenes
superior e inferior del
ancho de canal asignado por la FCC. Por tanto a cad a estacion
se Ie asigna un ancho de
canal total de 200 KHz en la banda de radiodituston de FM,
aunque esto puede variar en
algunos parses como el nuestro.
1.3.2. Porcentaje.de modulaci6n.
EI termino "porcentaje de modutaclon" es utilizado en referencia
a FM se refiere a lare acton entre la desvlaoion de frecuencia
existente y la desviaclon de frecuencia maxima
admisible. Por tanto, una modulaclon de 100% corresponde a 75
Khz en la banda comercial
de transmision de FM y ?l 25 Khz para la television.
Porcentaje de rnodulacion M = Ilfrea' XIOOIlfmaxilllo
(16)
EI anal isis de Fourier indica que el nurnero de frecuencias
laterales que contienen unacantidad significativa de potencia, y
por 10 tanto, el ancho de banda efectivo de la serial de
FM, depende del Indice de modulacion de la onda modulada Ilf
.fa
1.3.3. Relaci6n de desviaci6n.
EI fndice de rnodulacion para el peor caso, en el que se utiliza
la desviaclon maxima
de frecuencia permitida y la frecuencia de audio maxima
permitida, se llama relectot: de
oesviecion. fomax = 25Khz para las bandas de 88 a 108 Mhz y de
TV.
Relacion de desvlacion = Ilf MAXfaMAX
(17)
-
Un ANALIZADOR DE ESPECTRO realiza el anal isis de Fourier
empleando un filtro
rechaza todas las frecuencias, excepto una banda muy estrecha de
elias. La serial de
_racJa al instrumento es desplazada en frecuencia, mediante una
senoide obtenida de un_Diaa()r de voltaje controlado de una
frecuencia que varia continuamente entre un minimo
WI maximo prefijados, de forma que la frecuencia central del
filtro sea recorrida por las
.... rroonentes de frecuencia de tnteres. En la pantalla del
equipo solo se muestran las
CIDITlPOnentesde frecuencia, de la serial analizada, que
coincidan con la del filtro de barrido.
COmo dispositivo de pantalla para mostrar la amplitud de cada
arrnonlco de la serial seemp ea un tubo de rayos catodicos.
Normalmente, se fabrican para mostrar sefiales en los
Emplear medidas con lnstrumentacion orientadas al dominio de la
frecuencia trae
conslgo una serie de ventajas con respecto a las medidas en el
dominio del tiempo. Entre
etas podemos destacar:
. Mayor sensibilidad en la medida en banda estrecha.
Reduccion del ruido introducido en la medida.
Eliminacion de interferencias en frecuencias no deseadas.
Posibilidad de filtrado de ciertas frecuencias.
. Facilidad para separar distintas senales.
Determinacion de su funclon de transferencia en el dominio de la
frecuencia.
Ciertos sistemas estan orientados al dominio de la frecuencia,
como el caso de
receptores y estaciones de radio, sistemas multiplexados por
division de frecuencia. La
medida de la serial a estudiar es tan sencilla de hacer como
conectar el analizador a la
fuente que genera dicha serial. Si la fuente de serial es el
propio ambiente, 0 el espacio
'bre, basta con conectar a la entrada del analizador una antena
que reciba las distintas
sefiales 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 serial real
oe que se dispone (0 que se esta buscando).
27
-
28
ANALIZADOR DE ESPECTRO
Una vez ajustados los parametres necesarios en el instrumento de
anallsis,
nicamente tendremos que visualizar la represtaci6n de la serial
en el monitor 0 display del
analizador y extraer nuestras conclusiones.
La medida realizada sobre la serial puede ser, en un caso
simple, la amplitud, y
frecuencia de una determinada linea espectral. En general, el
contenido espectral de la
serial nos ofrece informacion sobre los arm6nicos, bandas de
rnodulacion, respuestas
espurias, niveles de ruido y todo esto se puede estudiar a
partir del analizador de espectros.
En cuanto a la representaci6n, los analizadores de espectro
suelen trabajar con una
escala logaritmica, en decibelios, para el eje vertical y una
escala lineal, para la
representaci6n de la frecuencia, en el eje de abscisas. Sin
embargo, muchos de estos
equipos permiten trabajar con escalas lineales 0 logaritmicas en
ambos ejes 0 con escala
Iogaritmica en el eje de frecuencias y lineal para el eje
vertical.
Tras esta breve descripci6n del t1poy uso de diferentes
jnstrumentos para el estudio
de las caracteristicas, en frecuencia, de cualquier serial, se
pasa al analisis de un analizador
de espectro digital, el Tektronix R3131.
Figura 15. Analizador de espectro Tektronix R3131.
-
29ANALIZADOR DE ESPECTRO
1.4 Descripci6n del analizador del espectro R3131A. [1]
1.4.1. Tablero frontal.
2
7
4
5
3
Figura 16. Tablero frontal.
1. Pantalla de crista I liquido.
2. Bloque funcional activo, es el espacio sobre la pantalla que
indica la funci6n activa.
Los valores de las funciones que aparecen en este bloque pueden
ser cambiadas
con las teclas de datos (DATA), de pasos (STEP). 0 con el mando
rotatorio.
3. Teclas de funci6n (SOFTKEYS). son funciones no etiquetadas
pr6ximas a la pantalla
cuya funci6n aparecen anotadas sobre la pantalla.
4. Intensidad. EI bot6n de intensidad permite variar el brillo
de la escritura en la pantalla.
5. Limpia el area activa de cualquier informaci6n mostrada.
6. Teclas para poder acceder a los submenus.
7. Bot6n de retorno.
-
30
ANALIZADOR DE ESPECTRO
1.4.2. Secci6n de medidas.
4
6
Figura 17. Secci6n de medidas.
1. Tecla FREQ. Se utiliza para activar la funci6n de frecuencia
central y se tiene
acceso al menu de frecuencia. EI valor de la frecuencia central
aparecera debajo de
la ultima linea de la retrcula.
2. Tecla SPAN. Activa la funci6n de rango que permite cambiar
sirnetrlcamente el rango
de frecuencia a un lado y al otro de la central. EI range de
frecuencia indica la
frecuencia total presentada. Para establecer el rango de
frecuencia por divisi6n
horizontal de la reticula, dividir el rango entre 10.3. Tecla
LEVEL. EI nivel de referencia es la potencia 0 tensi6n de
amplitud
representada por la linea superior de la reticula de la
pantalla. AI cambiar el nivel de
referencia cambia el nivel de amplitud absoluta de la linea
superior de la pantalla (en
dBm).
4. Tecla SWEET LAMP. Nos indica a traves del parpadeo de un LED
que un barrido se
esta efectuando.
5. tecla REPEAT. (star/stop).nos permite iniciar 0 detener un
barrido.
6. tecla SINGLE. Realiza un solo barrido 0 exploraci6n.
7. Tecla TG. Permite seleccionar el modo de disparo para iniciar
el barrido de
exploraci6n.
-
31
ANAUZADOR DE ESPECTRO
1.4.3. Secci6n de datos.
6
2 3 4
Figura 18. Secci6n de datos.
1. Teclas numericas: Este teclado-permite la introducci6n ~e
valores exactos para la
frecuencia central, nivel de referencia, escala logaritmica,
posiciones del marcador,
linea de presentaci6n y las funciones asociadas. EI nurnero
puede incluir un punto
decimal. Si no se pulsa esta tecla, el punto decimal aparece al
final del nurnero,
2. BK-SP (-). Se utiliza para borrar datos que se han
introducido erronearnente 0 para
ingresar el signo negativo (-).
3. Teclas de unidades: Los datos nurnericos deben ir seguidos de
una tecla de
unidades. Estas teclas cambian la funclon activa del modo
indicado por la funci6n.
Por ejemplo, las teclas de unidades para el rango de frecuencias
son Ghz, Mhz, Khz
YHz (rango cero) , mientras que las del nivel de referencia son
+dBm y -dBm.
4. Tecla de paso (avance/retroceso) Las teclas de paso permiten
aumentar 0
disminuir rapidamente el valor de la funci6n activa. La magnitud
de cada paso
depende de la escala de medida del analizador 0 de un valor
preestablecido. Cada
vez que se pulsa la tecla se produce el cambio de un paso. Para
los parametres con
valores fijos, cada vez que se pulsa la tecla aparece el
siguiente valor de una
secuencia ..
5. Mando rotatorio: EI mando rotatorio permite variar de modo
continuo funciones tales
como la frecuencia central, nivel de referencia y posici6n del
marcador. Tarnbien
sirve para variar los valores de las funciones que cambian solo
a incrementos dados.
-
32
ANAUZADOR DE ESPECTRO
1.4.4. Secci6n de marcadores.
2
4 3
Figura 19. Secci6n de marcadores.
1. TECLA PK SRCH. Situa autornaticamente un marcador en la mayor
amplitud de una
traza, presenta la amplitud y freeuencia del marcador.
2. TECLA MRK. Los mareadores son caracteres romboidales que se
sitUan
directamente sobre una traza, identifican los puntos de las
mismas y permiten
manipularla y eontrolarla en la pantalla. Durante el
funeionamiento manual pueden
aparecer en la pantalla dos marcadores simultaneamente, pero
solo se puede
eontrolar a uno de ellos. EI marcador que es controlado se llama
marcador activo.
3. TECLA MEAS. Tecla para entrar al modo de medidas.
4. MKR. ~ Da aeeeso a otras teelas de funei6n para la
transmisi6n de datos del
mareador directamente a otras funciones.
-
33ANAUZADOR DE ESPECTRO
1.4.5. Secci6n de controles.
2
34
6 --------;:::. Secci6n de control.
1. TECLA BW (RBWNBW.) Permite cambiar manualmente el ancho de
banda de FI del.analizador a 1 Khz, 3 Khz, 30 Khz Y 1 Mhz. A medida
que disminuye el ancho de
banda de resoluci6n aumenta el tiempo de barrido para mantener
la calibraci6n de
amplitud. (VBW) permite cambiar manualmente el ancho de banda
del filtro post-
detecci6n del analizador de 30Hz a 3 Mhz, en pasos de 1, 3 y 10.
a medida que
disminuye el ancho de banda de video, aumenta el tiempo de
barrido para mantener
la calibraci6n de amplitud.
2. TECLA TRIGG. Fija las condiciones de disparo.
3. TECLA PAS/FAIL. Verifica que los niveles que se han calibrado
sean los adecuados.
4. TECLA DISPLAY. Muestra la linea de referencia que se esta
usando actualmente.
5. TECLA SWEEPT: Permite seleccionar manualmente el tiempo
durante el cual el
analizador barre la gama de frecuencias presentadas. En
cualquier gama de
frecuencias, el tiempo de barrido varia continuamente de 20 msg
y 100 msg. AI
reducir el tiempo de barrido aumenta el numero de los
mismos.
6. TECLA TRACE: Permite ver diversos modos de visualizaci6n de
la traza en la
pantalla.
-
34
ANAUZADORDEESPECTRO
1.4.6. Secci6n mlscelanea,
a
Figura 21. Secci6n miscelanea.
1. TECLA AUTO TUNE. Despliega el maximo pico de RF
autornancarnente.
2. TECLA COUNTER .Muestra alguna frecuencia desconocida.
3. TECLA POWER MEASURE. Se utiliza para hacer mediciones de
potencia de las
sel'lales de RF.
( )( )( LftIL )
CD (!) C!:)CD CD CD B='t!l CD CD E):000m
Figura 22. Teclado para entrada y control de datos.
-
35
ANALIZADOR DE ESPECTRO
Practica 1. Autodiagnostico.
OBJETIVO: Comprobar que los sistemas del analizador de espectro
esten en
6ptimas condiciones.
DESCRIPCION DE LA PRAcTICA.
En e5ta practica 5e descrlben los pasos que se deben seguir para
verificar las
funciones con las que cuenta el analizador de espectro, esto
consiste en utilizar la funci6n
de autodiagn6stico en d~nde el analizador de espectro realiza
una auto evaluaclon de sus
funciones mostrando las pruebas y los resultados en la
pantalla.
DESARROLLO.
1. Pulsar el boton de encendido (POWER) en la posicion ON.
2. Esperar 30 minutos despues de haber inicializado el
analizador antes de usarlo para
asegurar una correcta precision en sus medidas.
3. Pulsar SHIFT. Permite acceder a funciones adicionales. Se
activan las teclas
marcadas en azul.
4. Pulsar CONFIG (PRESET). Regresa a el analizador a su valores
de catibraclon en
fabrica.
5. Pulsar SHIFT y O. Esto para acceder al menu de callbraclon,
en la pantalla se
desplegara el menu de autodiaqnostico que 5e reallzara.
6. Pulsar en las teclas de menu la operon EXECUTE SELF TEST. En
la pantalla se
desplegaran las 99 pruebas que se realizaran en donde se
verifica el estado del
analizador de espectro. Cuando se esta verificando un elemento
del analizador 5e
muestra la leyenda checking, al terminar la verlttcacion se
muestra la leyenda PASS
esto significa que todo esta correcto, contrariamente si 5e
muestra la leyenda FAIL,
eso indicara que existe un desperfecto 0 un error en los
sistemas y no se debe usar
el analizador de espectro hasta que sea revisado por personal
calificado, cuando se
han verificado todos los sistemas se muestra la leyenda:
completed que nos indica
que podemos usar el analizador de espectro.
-
ldBI SfI'J)l NormM. Fke
UO.l IJ I'II_::;dBm
..--r
NiAUZADOR DE ESPECTRO
REF -9.0 dBm
36
Feb 18 16:25:36 Self Test*ATT 10dB A_wrt B_blnk
ExecuteSelf Test
CENTER 30.00000 MHz SPAN 0.000 kHz ----*RBW 300 kHz *VBW 100 Hz
*SWP 200 ms
SELF TEST RESULTSCPUAIDLock DetectTotClI GClinCAL SignClIRF
ATTVClriClble GClin AMPIF Step 'AMPRBW Switching
PASSPASSPASSPASSPASSPASSPASSchecking
Exit
Figura 23. Callbraci6n en proceso.
ldBJ Smcl NormMoREe'"
:~o. \1 OiS'C rMl'f:z".III "" r1~m
CENTER 30.00000 111Hz SPAN 50.0 kHz
REF -10.0 dBmFeb 18 16 :26 :17 Se 1fT est
*ATT 10dB A_wrt B_blnkExecuteSelf Test
RBW 1 kHz VBW 1 kHz SWP 500 msSELF TEST RESULTS
CPUAIDLock DetectTotClI GClinCAL SignClIRF ATTVClriClbleGClin
AMPIF Step AMPRBW Switching
PASSPASSPASSPASSPASSPASSPASSPASSPASSCom leted
Exit
Figura 24. Calibraci6n completada.
-
37AHALIZADOR DE ESPECTRO
7. Pulsar EXIT. Para salir del modo de autodiagn6stico y los
sistemas estarancompletamente revisados.
Figura 25. Analizador de espectros.
-
38
AHAUZADOR DE ESPECTRO
Practica 2. Manejo baslco del analizador de espectro Tektronix
R3131A.
OBJETIVO: En este apartado se da una breve descrlpclon de que es
y como se
maneja el analizador de espectro.
DESCRIPCION DE LA PRAcTICA:
En la presente practice se da una expllcacion de los datos que
se encuentran en la
pantalla al inicializar el analizador de espectro, se describen
ejercicios para ajustar el ancho
del espectro de radio etectrico que puede ser explorado, ast
como la utilizaci6n de funciones
que encuentran el nivel de potencia mas alto de una determinada
linea espectral,
posteriormente se sintonizaran estaciones de radio comercial en
la banda de Amplitud
Modulada y Frecuencil Modulada para observar sus espectros y
demodular el audio de
estas. AI finalizar se proponen ejercicios para reforzar 10
aprendido en esta practica.
INTRODUCCION TEORICA:EI analizador R3131A de Tektronix es un
analizador de tipo heterodino, 0 sea, a 10
largo de cada barrido desplaza el espectro de la sefial de
entrada haclendolo pasar por un
filtro sintonizado a una frecuencia fija (frecuencia intermedia)
para representar la potencia a
la salida de este. La utilidad principal de este instrumento es
que nos permite ver como se
distribuye la potencia de una serial en la frecuencia.
Cuando se enciende el analizador de espectro, se encuentra con
una pantalla como la
de la figura 26. La banda que aparece en la parte inferior se
debe al ruido que genera
interiormente el propio instrumento.
La pantalla de cristal Ifquido del analizador consta de una
cuadricula y dos ejes
principales (x e y): tendremos en el eje vertical potencia de la
senal, y en el eje horizontal la
frecuencia de esta. La hnea superior horizontal de la cuadricula
nos da el nivel de referencia
de la senal, mientras que la linea inferior horizontal nos da el
nivel de ruido.
-
ANALIZADOR DE ESPECTRO
REF 0.0 dBMFeb 18 16:24:35====
ATT10dB A_W..-t B_blnk====
CENTER 1.5000 6HzRBW 1 MHz VBW 1 MHz
SPAN 300Q MHzSWP 50 MS
Figura 26. Pantalla al encender el anallzador de espectro.
Los datos de esta pantalla hacen referencia a:
1. CENTER 1.5 GHZ.- Frecuencia central de la pantalla del
analizador.
2. REF 0.0 dBm.- Hace referencia al nivel de potencia que se
tiene en la parte superiorde la pantalla. Cada division que bajemos
en la pantalia slqnltlcara una dlsrnlnuclondel nurnero de dB que se
especifica a la derecha, en este caso 10 dB.
3. SPAN 300 Mhz.- Cada intervalo del eje horizontal significara
un desplazamientoequivalente a 10 que se especifique en este
parametro, en este caso 300 Mhz.aparece porque 300 Mhz es el maximo
escalado horizontal que se puede hacer. Conla confiquracion que
aparece en pantalla se permite observar todo el rango demedida (3
Ghz) del instrumento.
4. 1 Mhz. RBW.- Ancho de banda del filtro de Frecuencia
Intermedia.
5. ATTN 10 OB.- Atenuaclon de Radio Frecuencia. EI valor por
defecto es 10 dB.Asegura la proteccion del instrumento. Consigue
que, a la entrada del mezclador, nose superen -30dBm, que
garantizan el optirno funcionamiento de la misma.
6. VBW.- Ancho de banda del filtro de video. Hace referencia a
un postfiltrado que sepuede realizar para ver mejor la serial.
39
-
40ANALIZADOR DE ESPECTRO
MEDIDA DE POTENCIA.
Usualmente. a la hora de medir la potencia de senales electrlcas
se utilizan escalas
logarftmicas. siendo la unidad de medida mas habitual eillamado
decibelio (dB). que es una
medida de la potencia de una serial en relaci6n a otra que se
toma como referencia. Por otro
lade la potencia de una serial expresada en dBm es la relaci6n
en dB entre la potencia de
dicha serial p1 y la de una serial de referencia cuya potencia
es p2 = 1mW.
P(dBm)= lOLog (PU P2) (18)En nuestro analizador de espectros la
escala vertical nos dare la potencia de la sefial
de entrada expresada en dBm respecto al nivel de ruido (Pn,
linea horizontal inferior), 0
respecto al nivel de referencia (Pr, linea superior). teniendo
en cuenta que cada una de las
divisiones de la cuadricula equivale a 10 dB.
Instrumentos, accesorios y equipos:
);> Analizador de espectro R3131A.
);> Antena romblca de tres elementos canal 2-6, FM, VHF
(canal 2-13), UHF (canal
14-40), baja directividad, ganancia de 3.5 dB.
);> Altavoces.
);> Antena circular AIWA-AM.
-
ANALIZADOR DE ESPECTRO
DESARROLLO.
PRECAUCION MUY IMPORTANTE: Antes de conectar una serial al
analizador de
espectro, hay que asegurarse que la potencia total de la serial
introducida es menor de +50
dBm. Si existe cualquier duda, comprobar dicho nivel con un
watimetro 0 un voltimetro de
RF de banda ancha.
CENTRADO DE FRECUENCIA.
1. Pulsar la tecla SHIFT en la secci6n SYSTEM. Se activan las
funciones marcadas con
color azul.
2. Pulsar la tecla CONFIG (PRESET), Regresa a el analizador a su
valores de
calibraci6n en fabrica.
3. Pulsar SHIFT y 7 (CAL).
4. En el submenu que aparece del lado derecho pulsar a la que
corresponda a cal Sig
Level ON/OFF dejandolo en ON y activar una serial interna de
calibraci6n del
analizador que esta situada a 30 Mhz.
5. Despues pulsamos la tecta FREQ y en la pantalla nos aparece
la frecuencia que esta
predeterminada en el analizador, introducimos por medio de las
tsclas nurnericas la
nueva frecuencia que queremos explorar y pulsamos 30 Mhz y
podremos ver la
frecuencia interna de calibraci6n del analizador.
6. Pulsar la tecla SPAN y el range de span actual se despliega
en la pantalla en la
parte derecha de la pantalla se muestra el submenu relacionada
con esta funci6n,
pulsar 20 Mhz para poder apreciar claramente el espectro de esta
serial.
7. Pulsar la tecla LEVEL y el nivel de referencia actual se
muestra en la pantalla, as!
como el submenu relacionada con esta funcion, tecleamos [1],
[0], Mhz (- dBm) y un
nivel de -10 dBm se fijara.
41
-
42
ANALIZADOR DE ESPECTRO
ENCONTRANDO LOS PICOS DE RF DE MAYOR POTENCIA.
7. Pulsar la secuencia de teclas MARKER ---7 PK SRCH esto nos
mostrara una marca
en el nivel mas alto del espectro de RF.
REF -10.0 dBIYlFeb 3 13: 43 :56 =A:;=;b=o=r=::t=
ATT 10dB A_wrt B_blnk ===========
CENTER 30.00 MHz SPAN 20.00 MHz AbortRBW300 kHz VBW 100 kHz SWP
50 IYlS
Figura 27. Marcador en el pico de RF.
-
ANALIZADOR DE ESPECTRO
8. AI pulsar la tecla MKR y movemos la perilla rotatoria hacia
la izquierda 0 derecha del
espectro de RF podremos conocer las frecuencias que componen
esta senal, pues
recordemos que: la frecuencia central es la frecuencia media de
las frecuencias
extremas del ancho de banda nominal.
REF -10.0 dBrnFeb 9 15:50:59=::::;B~W:;===
ATT 10dB A_wrt B_blnk =:::::::::===10dB' Norrn Norrn
VB~Merker
92~ kH:z
1( k~ I-~;6.2~ dBIY
Z~
I .\I \I \J 1\
j \",. 'I'
RBWAUTO 1!1!ib.
VBWAUTO IMNL
CENTER 1.000 MHz SPAN 9.70 MHz Auto All*RBW 300 kHz *VBW 10kHz
SWP 50 rns
Figura 28. Marcador situado a una frecuencia de 992 Mhz.
43
-
44ANALIZADOR DE ESPECTRO
9. En la secclon de marcadores pulsar la secuencia de teclas:
MKR -7 Delta Marker.
Una marca en forma de delta es desplegada en el pico de la
serial.
10. Con la perilla rotatoria movemos hacia abajo la marca y en
la pantalla nos indicara la
diferencia de frecuencia entre el plco de la serial y la
marca.
REF -10.0 d81l1Feb 3 13 : 47 : 28 ==:=:=====:==Abort
ATT 10d8 A_wrt 8_b 1nk =~=====
AbortCENTER 30.00 MHz SPAN 20.00 MHzR8W300 kHz V8W 100 kHz SWP50
ms
Figura 29. Diferencia de frecuencia entre el pico de la sefiat y
la marca debajo de ella .
..
-
45
ANALIZADOR DE ESPECTRO
ESCUCHA DE TRANSMISIONES AM Y FM.
Para recibir seriales de radiodifusi6n AM y FM, se puede
conectar un cable
directamente en el terminal central del conector de serial de
entrada del analizador, dejando
el otro extremo del cable suelto, en una ventana 0 en algun
lugar donde se puedan recoger
nftidamente estas sefiales de radiodifusi6n 0 bien conectar una
antena como la indicada
parratos mas arriba. La longitud del cable 0 tipo de antena
dependera, entre otras variables,
de la potencia, situaci6n y frecuencia del transmisor.
En esta parte de la practica se va a utilizar el analizador de
espectros como receptorde radio. Podremos determinar la fuente de
la sefial escuchando las senates captadas por el
instrumento.
Como aplicaci6n de medidas de frecuencia y potencia en el
analizador de espectro se
localizaran distintas emisoras comerciales de FM que aparecen en
el espectro de
radiofrecuencia entre los 88 Mhz hasta los 108 Mhz para la banda
de FM.
CENTRADO DE FRECUENCIA.
1. Pulsar la tecla SHIFT en la secci6n SYSTEM. Se act ivan las
funciones marcadas con
color azul.
2. Pulsar la tecla CONFIG (PRESET), Regresa a el analizador a su
valores de
calibraci6n en fabrica.
3. Para detallar una frecuencia precisa pulsamos [FREQ][9][4]
[.][9][Mhz]. Y
establecemos una de frecuencia central con este valor.
4. Pulsamos la tecla SPAN. Y 5 Mhz. Un total de 2.5 Mhz a cada
lado de la frecuencia
central sera explorado. Esto con el objeto de apreciar mejor la
frecuencia
sintonizada.
5. Pulsar la tecla LEVEL y el nivel de referencia actual se
muestra en la pantalla, asfcomo el submenu relacionada con esta
funci6n, tecleamos [1], [0], Mhz (- dBm) y un
nivel de -10 dBm se fijara
6. Ahora podemos ver el pico de la serial centrada en 94.9 Mhz,
con un nivel de -56.72
dBm, tambien a los lados podemos apreciar picos de otras senates
de radio que
entran en el rango de exploraci6n.
7. AI pulsar la tecla MKR una marca se situa en el pico de RF de
la frecuencia central
indicando la frecuencia central y su nivel de potencia en dBm.8.
Para demodular el audio que acomparia la frecuencia central pulsar
la secuencia de
teclas: MKR ~ SOUND ~ AMlFM. seleccionamos FM.
-
ANALIZADOR DE ESPECTRO
REF -10.0 dBmFeb 24 16:28:51 Marker(l)
ATT 10dB A_wrt B_blnk10dB} Posi NormMAJ KE Merker9~.90( MH:29~
.900 ~)iz - f6.7:- dBIY
.
/\ V-\ j \ r r
~ 10& LII, ~. ,I.' -~"'"_...L .. l~ ~ ~l'I' ,_ ....,."
I,.,., ,. I'""IIO"V
NormalMarkerDeltaMarkerPeak ~Menu
Sig TrackON 1.Qff.
Sound ~
MarkerOff
CENTER 94.900 MHz SPAN 5.00 MHz 1/2,more~*RBW 100 kHz *VBW 10kHz
SWP 50 ms
Figura 30. Espectro de radio difusi6n comerclal.
Ejercicios propuestos.
1. Modificar el SPAN del analizador de espectro de tal manera
que todas las
estaciones de radio difusi6n en la banda de FM puedan ser vistas
en la pantalla
del analizador de espectro.
2. Construir una tabla y anote: La frecuencia en Mhz, nombre de
la estaci6n deradio y potencia recibida en dBm.
3. Demodular el audio de cada una de las estaciones recibidas
..4. Hacer los ejercicios anteriores para la banda de radio AM,
(utilizar la antena
adecuada).
-
Practica 3. Calculo del ancho de banda.
OBJETIVO: Poder visualizar en la pantalla del analizador de
espectro el ancho de
banda ocupado por una seiial de radio frecuencia.
47ANALIZADOR DE ESPECTRO
DESCRIPCION DE LA PRAcTICA.
En la siguiente practica se mide el ancho de banda de la serial
de radio frecuencia en
94.9 Mhz que corresponde a la estaci6n comercial "despertando
tus sentidos" transmitida.desde Villahermosa Tabasco, para esto
primero se describe como se debe centrar la
frecuencia de lnteres en el analizador de espectro,
posteriormente se presenta la funci6n
para medir el ancho de banda y mostrar los valores
encontrados.
Finalmente se proponen una serie de ejercicios que tienen como
objetivo familiarizarse
con este instrumento.
INTRODUCCION TEORICA:
EI ancho de banda de un sistema de comunicaci6n es la banda de
paso minima (rango
de frecuencias) requerida para propagar la informaci6n de la
fuente a travss del sistema. EI
ancho de banda debe ser 10 suficientemente grande (ancho) para
pasar todas las
frecuencias significativas de la informaci6n. Se requieren mas
de 200 Khz de ancho de
banda para la transmisi6n de FM comercial de musica de alta
fidelidad.
Para medir el ancho de banda debemos situarnos en el pico de la
serial y
encontrando los puntos de frecuencia en el espectro que estan a
un cierto nurnero de dBs
por debajo del pico. De esta manera el ancho de banda una serial
de radio es la diferencia
entre la frecuencia de estos dos puntos. Se obtiene una
resoluci6n 6ptima si se expande la
serial em la mayor porci6n posible de la pantalla.EI analizador
de espectro Tektronix R3131 calcula el ancho de banda (BW) de
las
senales deteetando el valor de pico de la serial y encontrando
los puntos de frecuencia en el
espectro que estan un cierto nurnero de dBs por debajo del pico
de la senal. EI ancho de
banda ocupado puede ser calculado y mostrado en la pantalla
usando la funci6n OBW
(occupied Bandwidth).
-
ANALIZADOR DE ESPECTRO
48
Instrumentos, accesorios yequipo.
~ Analizador de espectros R3131.
~ Antena r6mbica de tres elementos canal 2-6, FM, VHF (canal
2-13), UHF (canal
14-40), baja directividad, ganancia de 3.5 dB.
~ Altavoces.
~ Antena circular AIWA-AM.
DESARROLLO DE LA PRAcTICA.
PRECAUCION MUY IMPORTANTE: En caso de conectar directamente una
serial al
analizador de espectro, hay que asegurarse que la potencia total
de la serial introducida sea
menor de +50 dBm. Si existe cualquier duda, comprobar dicho
nivel con un watfmetro 0 un
voltfmetro de RF de banda ancha.
CENTRADO DE FRECUENCIA.
1. Pulsar SHIFT y CONFIG (PRESET). Regresa a el analizador a sus
valores de
calibraci6n de fabrica.
2. Pulsar la tecla LEVEL y el nivel de referencia actual se
muestra en la pantalla,
as! como el submenu relacionada con esta funci6n, tecleamos [1],
[0], Mhz
(- dBm) y un nivel de -10 dBm se fijara
3. Pulsar la tecla FREQ, y teclear 94.9 Mhz. Una frecuencia
central es fijada en
este valor.REF -10.0 dBIYl
Feb 24 16:28:51 Marker(l)ATT 10dB A_wrt B_blnk
10dB' Posi NorlYlMAF KE~
Merker9~ .90~ MH~
9.t .9C o MHz _ f6.7.1. dl:ll'l'
i\ A J \ r r
IlL '.1 "t ..... ...L .". ~ ~."...,.. ,_~.- '...,. ...... ,._-v-
~ .....
NorlYlalMarkerDeltaMarkerPeak ..Menu
Sig TrackON 10FF
Sound ..
MarkerOff
CENTER 94.900 MHz SPAN 5.00 MHz 1/2,lYlore"*RBW 100 kHz WBW
10kHz SWP 50 IYlS
Figura 31. Calculando el ancho de banda.
-
49ANALIZADOR DE ESPECTRO
MEDICION DEL ANCHO DE BANDA.
4. Pulsar SPAN. Debemos establecer un valor de SPAN 10
suficientemente
adecuado tal que ocupe toda la pantalla del analizador.
5. Pulsar TRACE ~ Detector ~ Posi. el trazo es fijado en el
detector de modo
positivo.
6. Pulsar POWER MEASURE ~ OBW Y OBW ON/OFF 10 fijamos en ON
el
medidor de ancho de banda (OBW) es activado y los resultados
son
desplegados. Cuando se her realizado la medici6n del ancho de
banda una
ventana muestra la frecuencia central y su ancho de banda y dos
marcas se
mostraran a ambos lados del ancho de banda ocupado.
7. Si los marcadores no se sinian a la mitad de los costados de
la serial pulsar
OBW %, teclear 80 % para este caso, con la intenci6n situar los
marcadores a la
mitad del ancho del espectro de frecuencia que se pretende
medir. .
REF -10.0 dBMFeb 18 15 : 03 : 51 =:::::::O~B~W:;===
*ATT 10dB A_wrt B_blnk =::::::::::::===OBW
ON 10FF
10dBI Posi NorM
(JB~ % ~ Markier-!::::4d-kt.iz__a_o- ..Q l~ 5. E;3 d8
M""f \ -~
V~ / ":..)
...QQ;~e~__Bgn_dJt!i_cttnwidth : 540 kHzcenter: 94.970 MHz
OBW %
CENTER 94.900 MHz SPAN 5.00 MHz*RBW 300 kHz *VBW 100 Hz SWP 340
MS
Figura 32. Ancho de banda ocupado y frecuencia central.
-
50
ANALIZADOR DE ESPECTRO
Figura 33. Analizador de espectro.
Ejercicios propuestos.
1. Sintonizar una estaci6n de radio difusi6n en la banda de FM,
defina y calcule
los siguientes conceptos:
2. Desviaci6n de frecuencia.
3. Oscilaci6n de la portadora.
4. Porcentaje de modulaci6n.
5. Ancho de banda.
6. Indice de modulaci6n.
7. Frecuencia moduladora.
8. Los resultados obtenidos cumplen el reglamento establecidos
por la
COFETEL?
..
-
51
ANALIZADOR DE ESPECTRO
Practica 4. Distorsi6n arm6nica.OBJETIVO: Visualizacion de
componentes armonlcas de una onda senoidal
producido por la no linealidad de componentes etectrcnicos y
calculo de la dlstorsten
armcntca total (DHT).
DESCRIPCION DE LA PRAcTICA.
En esta practica se observara a traves del analizador de
espectro una serial senoidal
de 6 Mhz proveniente de un generador de senates al cual se Ie
podran observar sus
componentes en frecuencia tales como la distorsi6n arm6nica, se
calculara la distorslon
arrnonica total producida por esta serial, se utilizar dos
metodos para encontrar las
componentes armonicas de esta serial. AI final se proponen
ejercicios que tienen como
objetivo reforzar 10 aprendido y familiarizarse con este
instrumento.
INTRODUCCION TEORICA:
Una medida crftica tanto en transmisores como en receptores es
la distorsi6n. La
distorsi6n se produce como consecuencia de que los circuitos
electrorucos no son lineales.
Las arm6nicas aparecen como sefiales adicionales en la pantalla
del a analizador de
espectro a rnultlplos de la frecuencia portadora. Frecuentemente
se requiere que el
contenido de arm6nica de una serial se conserve bajo, del orden
de 60 dBs 0 mas bajo de la
portadora. Por ejemplo, esto puede requerirse en un transmisor
operando a una frecuencia
asignada que no interfiera con otros servicios de radio al doble
de la frecuencia que se
puede localizar cerca del transmisor. Uno de los rnetodos mas
habituales para comprobar la
distorsi6n se basa en aplicar al sistema seriales conocidas y
monitorizar la salida
observando las diferencias existentes entre la entrada y
salida.
Una medida de la distorsi6n representada por una arm6nica
particular es la relaci6n de
la amplitud del arm6nico y la frecuencia fundamental, expresada
como un porcentaje. La
distorsion arm6nica se representa por:
(18)D = B44 B
1
D = Bnn B
1
Donde Dn(n= 2, 3, 4, ... ) representa ta distorsi6n de la nsima
ermonice; Bn es la
amplitud de la nsima arm6nica, y B1es la amplitud de la
fundamental.
La distorsi6n arm6nica total, 0 factor de dlstorsion, se define
como
(19)
-
52
ANALIZADOR DE ESPECTRO
Instrumentos, accesorios y equipos.
};> Analizador de espectros Tektronix R3131.
};> Puntas de pruebas simples.
};> Caimanes.
};> Generador de sefiales: BK precision 10 Mhz sweep function
generado 4017.
Generador de sefiales Analizador de espectros
Figura 34. Configuracl6n del equlpo de prueba.
DESARROLLO:
1. Pulsar la tecla SHIFT en la secci6n SYSTEM. Se activan las
funciones marcadas con
color azul.
2. Pulsar SHIFT y CONFIG (PRESET). Regresa a el analizador a sus
valores de
calibraci6n de fabrica.
3. Pulsar SHIFT y 7 (CAL).
4. Pulsar en las teclas de menu la opci6n Cal Sig Level ON/OFF,
10 fijamos en OFF.Para desactivar una frecuencia de calibraci6n del
analizador situada a 30 Mhz.
5. Pulsar la tecla LEVEL y el nivel de referencia actual se
muestra en la pantalla, as!
como el submenu relacionada con esta funci6n, tecleamos [1],
[0], Mhz (- dBm) y un
nivel de -10 dBm se fijara.
5. Fijar el generador de senales en una frecuencia de 6. MHZ.
Con una onda tipo
senoidal.
6. En el area de control del analizador de espectros pulsamos la
secuencia de teclas:
BW -7 RBW/MNL -7 300Khz para una mejor resoluci6n de ancho de
banda. Y
pulsamos: VBW/MNL -7 100 Khz. Para el ancho de video.
7. Pulsar la tecla FREQ [6.0] [Mhz] se establece una de
frecuencia central con este
valor.
8. Pulsar la tecla SPAN [30] [Mhz] Un total de 15 Mhz a cada
lado de la frecuencia
central sera explorado. Esto con el objeto de apreciar mejor la
frecuencia y sus
arm6nicos a cada lado de frecuencia central.
9. En la secci6n MARKER pulsar la tecla: PK SRCH. Para buscar el
pico de serial que
se encuentra en 6.06 Mhz.
-
10. Con la perilla rotatoria mover la frecuencia central a la
izquierda de la pantalla para
poder ver los arm6nicos a la derecha de la serial.
ANALIZADOR DE ESPECTRO
53
Next PeakREF -10.0 dBm
Mar 12 12 :48:11 ==P=ea=:k=(;::;1:;::)=*ATT 10dB A_wrt
B_blnk
CENTER 18.00 MHz SPAN 30.00 MHz 1/2,more~*RBW 300 kHz *VBW 100
kHz SWP 50 msFigura 35, Espectro de la frecuencia central a la
Izqulerda de la pantalla.
) 11. Pulsar la secuencia de teclas: MKR ---7 Peak Menu ---7
Next Peak Right y veremos lasfrecuencias del
2!!-3!!-4!!,Arm6nico.
1OdS} Posi NormMarker
MHJ6.g~~5.2 cr~
..-
.Ir. \ L 1"1 '\ .-1~~
I(w ~ ~\.Y ....... ~~ t ., il"'I~. J.,'11'_"" ~ 'H" ~..,.
Next PeakLeft
Next PeakRight
PeakMax-Min
Min Peak
Cont PeakON /OFF
REF -10.0 dBmMar 12 12:50:40 Peak(1)
*ATT 10dB A_wrt B_blnk
CENTER 18.00 MHz SPAN 30.00 MHz 1/2,more~*RBW 300 kHz *VBW 100
kHz SWP 50 ms
Figura 36. Espectro del segundo arm6nico ados veces la
frecuencia fundamental.
10dB} Posi NormM(rker
2.0E MHz-,=7.6': dBrn
.r. \, A 1\14 "~~ u.. I.... ..... , ..... '1......101 .l'&')
f\UN,.,. "........ ""I" 1111 ...... ''''If'W'' n.'"
Next Peak
Next PeakLeft
Next Peak +-__Right
PeakMax-Min
Min Peak
Cant PeakON /QEE
-
54
ANALIZADOR DE ESPECTRO
REF -10.0 dSmMar 12 12 :51 :00 Peak( 1)
*ATT 10dS A_wrt S_blnk10dS' Posi Norm
M(rker8. 1~ MHz
-! f3. 'j~ CI~1'l1
J.J \ A tv ...~~ \- l.l..l. IJ \J..I ~ ~ ,~ .~1"1'"1" -.
f"'""""'I"
Next Peak
Next PeakLeft ~
Next PeakRight
PeakMax-Min
Min PeClk
Cont PeakON 10FF
CENTER 18.00 MHz SPAN 30.00 MHz 1/2,more~*RSW 300 kHz *VSW 100
kHz SWP 50 msFigura 37. Espectro del tercer arm6nico a tres veces
la frecuencia fundamental.
REF -10.0 dSmMar 12 12 :51 :21 ===Pe=a::::;:k=i(;::;:l:;=)=
*ATT 10dS A_wrt S_blnk10dS' Posi Norm
Merker4. 1~ MHz
-E,' , ~ dB",
\\
.~I 1 It 1if' ""~~ ~ .L., IL ~ ~ 'l....llJ.1 ...-M ~"{"'I '1'
"f
Next Peak
Next PeakLeft
Next PeakRight
PeakMax-Min
Min PeClk
Cont PeakON 10FF
CENTER 18.00 MHz SPAN 30.00 MHz 1/2,more~*RSW 300 kHz WSW 100
kHz SWP 50 ms
Figura 38. Espectro del cuarto armonico a cuatro veces la
frecuencia fundamental.
-
55
ANALIZADOR DE ESPECTRO
Otra manera de encontrar rapldarnente las componentes arm6nicas
de una senal es
usando las teclas de paso 0 avance/retroceso. EI siguiente
ejemplo muestra como medir la
distorsi6n arm6nica.
1. Pulsar SHIFT y CONFIG (PRESET). Regresa a el analizador a sus
valores de
calibraci6n de fabrica
2. Pulsar SHIFT y 7 (CAL).
3. Pulsar en las teclas de rlJenu la opci6n Cal Sig Level
ON/OFF, 10 fijamos enOFF. Para desactivar una frecuencia de de
calibraci6n que podria interferir en
nuestra practica.
4. Fijar el generador de senales en una frecuencia de 6. MHZ con
una onda tipo
senoidal.
5. En el area de control del analizador de espectros pulsar la
secuencia de teclas:
BW4 RBW/MNL 4300Khz para una mejor resoluci6n de ancho de banda.
Y
pulsamos: VBW/MNL4100 Khz. Para el ancho de video.
6. Pulsar la tecla FREQ [6.0] [Mhz] y establecemos una de
frecuencia central con
este valor.
7. Pulsar la tecla SPAN [8] [Mhz] Un total de 4 Mhz a cada lado
de la frecuencia
central sera explorado. Esto con el objeto de apreciar mejor la
frecuencia central.
REF -10.0 dBmMar 12 13:11 :32 Marker(1)
*ATT 10dB A_wrt B_blnk10dB/ Posi Norm
I '-/ \/ \II 1\
J \h 1\ L \ .II. I'\ .. II "'''''- ......\1 .....t_ ....1...
NormalMarkerDeltaMarkerPeak ~Menu
Sig TrackON /OFF
Sound ~
MarkerOff
CENTER 6.000 MHz SPAN 8.00 MHz 1/2,more~*RBW 300 kHz *VBW 100
kHz SWP 50 ms
Figura 39. Espectro de la frecuencia fundamental centrada en 6
Mhz.
-
56
ANALIZADOR DE ESPECTRO
8. pulsar la tecla PK SRCH, la marca es desplegada sobre el pico
de la serial. Su
nivel es mostrado igual y es grabado por el analizador como el
nivel de la
frecuencia fundamental.
REF -10.0 dBmMar 12 13 :11:52 Marker (1)
*ATT 10dB A_wrt B_blnk10dB/ Posi Norm
I~Merker
E .OOC MH2
/ \_5. 2~ dB!\':
I \II r\
J \'\ Ai \ LL /
'\.." .JiLl. ..J ~ _', l.......a Ji'"I" ~' 'fI" ~
NormalMarkerDeltaMarkerPeak ..Menu
Sig TrackON 10FF
Sound ..
MarkerOff
CENTER 6.000 MH2 SPAN 8.00 MHz 1/2,more"*RBW 300 kHz *VBW 100
kHz SWP 50 ms
Figura 40. Marcador situado sobe el pico de la senat,
9. Pulsar MKR --7 %_More y MKR --7 CF Step. Con esto fijamos el
valor de la marca
como el ancho de paso para ser centrado en la frecuencia.
10. Pulsar FREQ. Esto permitira centrar en la pantalla el
segundo armonico.
11. AI pulsar la tecla de paso (A) se centrara en la pantalla el
armonico subsecuente
a la frecuencia fundamental.
-
ANALIZADOR DE ESPECTRO
57
REF -10.0 dBrnMar 12 13 :13 :15 =F==r=e=Q==
*ATT 10dB A_wrt B_blnk =======
Figura 41. Espectro del Segundo arrn6nico centrado en la
pantalla.
10dB' Posi NormCE~lE~
Merker1~.OOC MH~1~.000 MHz ~:/. ~':; dl::lm
~
I .\... A / \I '"I\i.I .~ doL I,t ~~ )I Lit....L.. ~ ......
~......,.. .......,. .. --.., "1'-
CENTER 12.000 MHz SPAN 8.00 MHz*RBW 300 kHz *VBW 100 kHz SWP 50
ms
Center
Start
Stop
CF StepAUTO /MNL
REF -10.0 dBmMar 12 13 :13 :59 =F;:=r==e=Q==
*ATT 10dB A_wrt B_b 1nk =======
Figura 42. Espectro del tercer arm6nico centrado en la
pantalla.
10dB} Posi NormCE~lE~
Merker1E DOC MHz
1f .00o MHz -sa, 9' dBm
J\I \
~,J, ~'1.J11 ~ ~ ... IM../ ~ .n ~ .... .L....r' "1"" ,~r-"
r'lllfl\" .-m.... ...,...T 'rr
CENTER 18.000 MHz SPAN 8.00 MHz*RBW 300 kHz *VBW 100 kHz SWP 50
ms
Center
Start
Stop
CF StepAUTO /MNL
-
58ANALIZADOR DE ESPECTRO
REF -10.0 dBIllMar 12 13 :14 :27 =F:==r=e=Q==
*ATT 10dB A_wrt B_blnk=i:::i::::::===10dB' Posi NorlllCE~lER
Markel]24.000 MHz2,l .00o t.iHz 'E 1 .6 dBI'I'
/\~ ...J6.. a....J \... ..... j,.A ..Ill. U .......
"11..., ...., ..~~ T ITJI'I" r""'. .". .,..'
Center
Start
Stop
CF StepAUTO /MNL
CENTER 24.000 MHz SPAN 8.00 MHz*RBW 300 kHz WBW 100 kHz SWP 50
ms
Figura 43. Espectro del cuarto arm6nico centrado en la
pantalla.
Calculando la distorsi6n arm6nica total de esta frecuencia en
particular. Empleamos laformula 18 para el segundo, tercer y cuarto
arm6nico.
Para el segundo arm6nico tenemos el siguiente porcentaje:
D2 = 47.39dBm = 3.1015.25dBm
Para el tercer arm6nico tenemos el siguiente porcentaje:
D3 = 53.97dBm = 3.515.25dBm
Para el cuarto arm6nico tenemos el siguiente porcentaje:
D4 = 61.61dBm = 415.25dBm
De cuerdo a la ecuaci6n 19 calculamos la distorsi6n arm6nica
total.
DHT(%) = ~(3.lOY + (3.5Y + (4Y
DHT(%)= 6.15
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59
ANAUZADOR DE ESPECTRO
Figura 44. Generador de senales conectado al analizador de
espectros.
Ejercicios propuestos.
1. Inyectar al analizador de espectro una onda tipo triangular,
loson iguales los
arm6nico de una onda triangular a los arm6nicos de una onda
senoidal? locual
es la diferencia?
2. Inyectar al analizador de espectro una onda tipo diente de
sierra, loson iguales
los arm6nicos respecto a una onda senoidal y los arm6nicos de
una onda
cuadrada, cual es la diferencia?
3. Pulsar SHIFT y CONFIG (PRESET). Regresa a el analizador a sus
valores de
calibraci6n de fabrica.
4. Pulsar SHIFT y 7 (CAL). Para acceder al menu de
calibraci6n.
5. Pulsar en las teclas de menu la opci6n Cal Sig Level ON/OFF,
10 fijamos enaNN. Para activar una frecuencia de de calibraci6n de
30 Mhz, con un tercer
arm6nico a los 90 Mhz.
6. Sintonizar la estaci6n de radio 90.1 Mhz y demodular el audio
loes posible
distinguir el espectro de frecuencia de esta estaci6n?
7. loCuales son los efectos del tercer arm6nico de la frecuencia
de calibraci6n
sobre la estaci6n sintonizada?
8. Si la frecuencia de calibraci6n esta situada a los 30 Mhz,
por que afecta la
serial de la estaci6n de radio difusi6n situada a los 90.1
Mhz?
9. Desactivar la serial de calibraci6n loes posible ahora
escuchar claramente la
estaci6n de radio?
. ,
; y."~. ~~.~,
. '. :t',;0',:"1
-
60
ANALIZADOR DE ESPECTRO
Practica 5. Sintonizacion de una serial en AM.
OBJETIVO: Calcular el porcentaje de modulaclcn de una sefial de
amplitud
modulada.
DESCRIPCION DE LA PRACTICA.
En esta practica se sintonizara la estacion de radio comercial
"la mas choca de todas"
transmitida en Amplitud modulada con una frecuencia central de
1230 Khz, primeramente se
describe el procedimiento para centrar la frecuencia de interes
en la pantalla del analizador,
posteriormente utilizando la funcion para medir el porcentaje de
rnodulacion el analizador
encontrara este valor mostrando los resultados en la pantalla.
Finalmente se proponen una
serie de ejercicios que tienen como objetivo familiarizarse con
el instrumento.
INTRODUCCION TEORICA.
Con una serial senoidal modulando en AM, puede utilizarse el
analizador de espectro
para medir el Indice de modulacion en el dominio de la
frecuencia.
Si el analizador es capaz de resolver la portadora y las bandas
laterales
slrnultaneamente podremos medir los niveles de las bandas
laterales con relacion ala
portadora. Modulando al 50% las bandas laterales estanan a 12 dB
por debajo de la
portadora, al 100 % estarfan 6 dB por debajo de la
portadora.
En esta practica se sintonizara una estacion de radio
perteneciente a la banda de AM,
la 1230 Khz.
Instrumentos, accesorios yequipos.
~~ Analizador de espectro Tektronix. R3131A
~ Antena r6mbica de tres elementos canal 2-6, FM, VHF (canal
2-13), UHF (canal
14-40), baja directividad, ganancia de 3.5 dB.
~ Altavoces.
);> Antena circular AIWAAM.
-
61
ANALIZADOR DE ESPECTRO
DESARROLLO DE LA PRAcTICA.
CENTRADO DE FRECUENCIA.
1. Pulsar SHIFT y CONFIG (PRESET). Regresa a el analizador a sus
valores de
calibraci6n de tabrica
2. pulsar SPAN. un valor de SPAN en 1.86 Mhz es fijado pues el
ancho de banda
una serial de AM es de alrededor de 20 Khz.
3. Pulsar en el area de control las siguientes teclas: BW"-7
RBW/MNL
"-7 30KHZ Y VBW"-71 00 HZ. Esto con el objeto de poder ver mejor
nuestra
serial.
4. Pulsar FREQ, 1230 Khz. Una frecuencia central es fijada en
este valor. Que
corresponde ala banda comercial de AM.
REF 97.0 dB.....VFeb 18 15 :27 :52 =::=Sp=a=n==
*ATT 10dB A_wrt B_blnk =====10dBJ Posi Norm
SP~NM.rker
22~ MH:z
1 86 MHz 0' .53 Idl::!.....'>i
\(l /I
~J \ *J'1'V IV I,UrWI L .r ..
Full Span
Zero Span
Peak Zoom
CENTER 1.230 MHz SPAN 1.86 MHz Last Span*RBW30 kHz *VBW 100 Hz
SWP 1. 3 s
Figura 45. Espectro de frecuencia de una selial de amplitud
modulada.
-
62
5. Debido a que la frecuencia moduladora es muy baja tenemos que
recalibrar
nuestra resoluci6n de ancho de banda y de video.
6. Pulsamos en el area de control las siguientes teclas: BW
---7RBW/MNL
1 KHZ YVBW ---71KHZ. Esto con el objeto de poder ver mejor
nuestra serial,
7. Pulsamos la tecla MEAS ---7% AM MEAS ON/OFF. Lo fijamos en ON
y el
analizador calculara el porcentaje de modulaci6n midiendo la
diferencia de
frecuencia entre la portadora y una de sus bandas laterales, el
resultado se
presentara en un recuadro debajo de pantalia.
ANALIZADOR DE ESPECTRO
ENCONTRANDO EL PORCENTAJE DE MODULACION.
REF -10.0 dBMFeb 18 16:21 :53 Trc Det A
ATT 10dB A_wrt B_blnk10dBI Posi NorlYl NorlYlal~~~J iI:I
Mar:~erI ') ...5!-kHz
I~! kH711. 6 dsl Posi
~ NegaI \ l-f \ IN, SaMPle
V '~JJdtU.l1~ ~ ~~"~ 'll I..i.wl. IU..II...~
51.05% ICENTER 1.23000 MHz
*RBW 1 kHz *VBW 1 kHzSPAN 25.0 kHzSWP 500 IYIS
Figura 46. Porcentaje de modulaci6n de una sefial de AM.
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63
ANALlZADOR DE ESPECTRO
Figura 47. Configuraci6n del equipo de prueba.
Ejercicios propuestos.
1. Construir un circuito modulador de amplitud doble banda
lateral y determine 10siguiente:
2. Amplitud de la frecuencia lateral superior e inferior.
3. Amplitud de la portadora no modulada.
4. Coeficiente de modulaci6n.
5. Porcentaje de modulaci6n.
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64
ANALIZADOR DE ESPECTRO
Practica 6. Midiendo la relaclon Audio-video de un canal de
television.
OBJETIVO: Poder visualizar en la pantalla del analizador de
espectro los niveles
de audio y video de una portadora de television.
DESCRIPCION DE LA PRAcTICA.
En esta practlca se observaran los espectros de frecuencia de
video y audio que
acomparian a las transmisiones ~n la television, para esto se
buscara una transrnislon de
television y para esta practica se emplearan los espectros de
frecuencia del canal TVT
transmitido desde Villahermosa Tabasco, ubicada en el espectro
radioelectrico entre los 174
y 180 Mhz, se realizaran las mediciones de niveles de potencia
en dBm obteniendo los
resultados correspondientes.
INTRODUCCION TEORICA.
Los experimentos iniciales sobre la reproduccion a distancia de
irnaqenes en
movimiento, se realizaron en circuito cerrado mediante cables
que lIevaban la serial de un
punto a otro. Naturalmente, un sistema de este tipo para la
epoca resultaba muy poco
funcional. Ante este hecho, las compafilas pioneras de la
television decidieron aprovechar el
espectro electrornaqnettco para el envio y recepcion de la
serial de audio y video.
La relaclon VA (video-audio) es la relacion entre los niveles de
la serial de video que
es enviada en mcdulacion en Amplitud y la serial de audio que es
enviada empleando la
Modulacion en Frecuencia usados en las portadoras de
televisi6n.
Cuando el nivel de la serial de audio es demasiado bajo en
relacion al nivel de la serial
de video, sonidos bajos son producidos. En oposicion a esta
sltuacion, la serial de video
tiene interferencias causada por cruzamiento de la serial de
audio. Por tanto al detectar en la
serial una desproporcion en sus niveles se pueden ajustar hasta
obtener una adecuada
relacion que no interfiera en el envio de la serial.
Para esta practlca sintonizaremos la serial del canal 7 (TVT)
que se encuentra situada
entre las frecuencias 171 Mhz y 179 Mhz.
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ANALIZADOR DE ESPECTRO
Instrumentos, accesorios y equipos.
):> Analizador de espectro Tektronix. R3131A
):> Antena r6mbica de tres elementos canal 2-6, FM, VHF
(canal 2-13), UHF
(canal 14-40), baja directividad, ganancia de 3.5 dB.
):> Altavoces.
DESARROLLO.
1. Pulsar SHIFT y CONFIG (PRESET). Regresa a el analizador a sus
valores de
calibraci6n de tabrica
2. Pulsar Level y Input 500175 n seleccionamos 75 n. Que la as
la impedancia dela antena.
3. Pulsar SPAN. Y fijar un valor de 19.18 Mhz para que las
sefiales de audio y video
entren en el rango de exploraci6n.
4. pulsamos FREQ 180 Mhz y estableceremos una frecuencia central
de este valor.
Ahora podsmos ver la serial de audio y video que estan en el
range de
exploraci6n.
REF 0.0 dBmMar 12 14:57:00 Tre Det A
ATT 10dB A_wrt B_blnk10dB' Posi Norm NormalMarkerSPI N
'5.204MH~
Il~.1E MHz~b."7'3 a~ml Posi
Nega
~Sample
f1
\ ... 1\ /\ \
J ~ _... \. ~ .... ....r-"" ....,..CENTER 180.80 MHz SPAN 19.18
MHz
*RBW 300 kHz WBW 100 kHz SWP 50 msFigura 48. Portadoras de video
de un canal de television.
65
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66
Peak ..Menu
ANALIZADOR DE ESPECTRO
5. Pulsar MKR y un marcador se sltua en el pico de la serial de
video esto con el fin
de mostrar exactamente en que valor de frecuencia se encuentra,
el marcador nos
muestra el valor de esta frecuencia y es de 175.24 Mhz.
6. Con la perilla rotatoria movemos el marcador hacia la derecha
de la sefial parasaber la frecuencia del pico de la serial.
REF 0.0 dBMMar 12 14 :57:19 Marker( 1)
ATT 10dB A_wrt B_blnk10dB} Posi NorMMAF KER Merker1 9.8e
MHz11.9.fl 0 MHz _ r~'':':': dl:::lM
It I'l
\ ... I ~~ )\ r~ \J. "Ia.. 11, ..t I.... ""- \.. J.. ,.&~
ro' ',.. ..... .
NorMalMarkerDeltaMarker
Sig TrackON /OFF
Sound ..
MarkerOff
CENTER 180.80 MHz SPAN 19.18 MHz 1/2,More"*RBW 300 kHz *VBW 100
kHz SWP 50 MS
Figura 49. Portadoras de audio de un canal de television.
7. Con la informacion que nos dio el marcador podremos
reestablecer nuestra
frecuencia central y pulsamos FREQ 175.25 Mhz
8. Reducimos el SPAN a 15 Mhz para poder ver la frecuencia de
video y audio.
9. Pulsamos Level, Units y seleccionamos la opclon dBpV.
-
ANALIZADOR DE ESPECTRO
REF 104.8 dB".V
67
Mar 12 15 :17 :52 =S::=p=a=n==ATT 10dB A_wrt B_b 1nk =====
10dB J (750) Posi NorlYlMerker1 5.2~ MH26l .4:':: Id~y.'y
11'1./ [\f \ A I ~
11..... II~ l.t. .u....;a..i. ......1 ~ ~ ~"~ .L.t.t.'fI"
"..,,,..,.., '""~ ['TTl ,...
Full Span
Zero Span
Peak ZOOIyl
CENTER 175.25 MHz SPAN 14.66 MHz Last Span*RBW 300 kHz *VBW 100
kHz SWP 50 IYlS
Figura 50. Portadora de audio y video.
10. Pulsamos trace, 1/2 _ more y Max Hold. Esta funci6n congela
la imagen
alrededor de un minuto para evitar las fluctuaciones de
niveles.
11. Pulsamos MKR la primera marca se situara en el pico de la
portadora de video V
(dBp V) debemas de anotar el valor de la amplitud.
1~5.25 MHz
REF 109.9 dB".V1OdBI (750)
MARKE~
Mar 12 15:21:22 Marker( 1)ATT 10dB A_lYlax B_blnk
Posi NorlYl NorlYlalMcrke~ Marker1 5.2 MH2 ----6' .82 idB".\i
Delta
MarkerPeak ..Menu
r-~~~---+---+--~--4---+---+---r-_,Sig Trackf\ ON /OFFf \ /\
Sound ..
MarkerOff
CENTER 175.25 MHz SPAN 15.00 MHz 1/2,lYlore"*RBW 300 kHz *VBW
100 kHz SWP 50 IYlS
Figura 51. Nivel de la portadora de video.
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68ANALIZADOR DE ESPECTRO
12. Pulsamos MKR y tecleamos el valor de la portadora de audio
que habfamosanotado antes: 179.80 Mhz la marca nos mostrara el
nivel de la portadora de
audio.
REF 109.9 dB....VMar 12 15:24:39 Marker(1)
ATT 10dB A_~ax B_blnk10dB/ (75Q) Posi NormMAF KE~
Marker119.7~ MH21. 9. ~8 MHz 5E .66 IdS,...'v
.
I~.J \_A t~f .. ~ W \_
NormalMarkerDeltaMarkerPeak ..Menu
Sig TrackON IQffSound ..
CENTER 175.25 MHz SPAN 15.00 MHz 1/2,more"*RBW 300 kHz *VBW 100
kHz SWP 50 rns
Figura 52. Nlvel de la portadora de audio.
13. Con la informaci6n obtenida calculamos la relaci6n
video-audio usando la
siguiente formula:
14. Relaci6n VA (dB) = nivel de la serial de video dBJ1V - nivel
de la serial de audio
dBJ1V
Relaci6n VA (dB) = 69.82 dBJ1V - 56.66 dBJ1V= 13.16 dB
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69ANALIZADOR DE ESPECTRO
Practica 7. Sintonizacion de una selial de celular.
OBJETIVO:
