Sistemas de Comunicación I. Guía 1 1

Facultad: Ingeniería Escuela: Electrónica Asignatura: Sistemas de comunicación I

Tema: Uso del analizador espectral. Objetivos •

Conocer el funcionamiento de un Analizador Espectral.

•

Conocer la distribución espectral de potencia de las distintas formas de onda.

•

Medir los parámetros característicos de una señal: potencia y ancho de banda.

•

Constatar la diferencia entre espectros continuos y espectros de líneas (discretos).

•

Medir el ancho de banda de sistemas lineales (filtros).

Equipos y materiales •

Generador de ruido

•

Módulo de filtro de audio

•

Generador de funciones

•

Analizador espectral

Introducción teórica El analizador espectral es un instrumento que permite apreciar la descomposición frecuencial de una señal mediante un gráfico de potencia vs. frecuencia, con la frecuencia en el eje horizontal y la potencia en el eje vertical. El analizador espectral funciona básicamente como un receptor sintonizado de banda angosta. El diagrama de bloques de la Fig. 1 ilustra el principio de operación del analizador espectral. Como se muestra en la figura, la señal de entrada es mezclada con la señal de un VCO, cuya alimentación de voltaje es controlada por un generador de rampa; la señal resultante, pasa por una etapa de detección de frecuencia intermedia y un detector de vídeo produce un voltaje DC que es enviado a la etapa de deflexión vertical, presentando la potencia en dBm del componente espectral. El

2 Sistemas de Comunicación I. Guía 1 mismo generador de rampa da la señal de desplazamiento horizontal para la medida de la frecuencia.

Fig. 1 Diagrama a bloques del analizador espectral

Procedimiento PARTE 1: 1. Conecte el generador de funciones al analizador espectral. 2. Encienda el GENERADOR DE FUNCIONES y ponga los parámetros siguientes: •

FUNCTION:

Onda seno.

•

OUTPUT LEVEL:

1Vp-p

•

FREQUENCY:

1Mhz

3. En el analizador espectral, frecuencia 0MHz •

AMPLITUD

•

FRECUENCIA

•

SPAN

50 dBm 0MHz 5Mhz

4. Ahora usted podrá visualizar el espectro de una señal sinusoidal. 5. Varíe la escala de frecuencia del analizador espectral y describa lo que sucede ____________________________________________________________________

6. Varíe la escala de span del analizador espectral y describa lo que sucede ____________________________________________________________________ 7. Varíe la escala de amplitud del analizador espectral y describa lo que sucede ____________________________________________________________________

Sistemas de Comunicación I. Guía 1 3

PARTE 2: 1. Encienda el GENERADOR DE FUNCIONES y ponga los parámetros siguientes: •

FUNCTION:

Onda seno.

•

OUTPUT LEVEL:

1Vp-p

•

FREQUENCY:

100Khz

2. En el analizador espectral, seleccione el SPAN a 1Mhz, y la escala de AMPLITUD 50 dBm. 3. Mida la potencia que aparece en los componentes espectrales y mida la frecuencia en la pantalla del analizador espectral. P = _______________dBm, f= _____________Khz. 4. Compare el resultado obtenido de la potencia en dBm con el calculado tomando en consideración una resistencia de 50Ω y 1 Vp. Mida la misma señal en el dominio del tiempo (forma habitual) con un osciloscopio y compare los datos. 5. Observe y dibuje el espectro y mida la potencia de las componentes (hasta la 7ª) de las siguientes señales periódicas: •

Señal cuadrada

•

Señal triangular

•

Señal rectangular (duty cicle de 25%). Además observe y describa cómo cambia el espectro al variar el duty cicle.

•

Señal cuadrada con un ciclo de trabajo muy pequeño (período tendiente al infinito).

•

Señales de ruido

6. Utilizando el generador de ruido inyecte una señal de ruido blanco a la entrada del filtro y observe el espectro de la señal de salida. Explique el resultado al instructor. ¿Cuál es el ancho de banda de cada filtro? 7. Presente los resultados de los cálculos y las gráficas en el reporte de laboratorio. 8. Apague el equipo, desconecte todo y guarde los conectores en su lugar.

Investigación complementaria 1. Presente los cálculos de potencia y frecuencia (Fourier) de las formas de onda medidas en el laboratorio. 2. Compare las medidas obtenidas con los datos calculados.

4 Sistemas de Comunicación I. Guía 1

Facultad: Ingeniería Escuela: Electrónica Asignatura: Sistemas de comunicación I

Guia 1: Uso del analizador espectral. Alumno: Docente: GL:

Fecha:

EVALUACIÓN %

1-4

5-7

8-10

10

Explica deficientemente el uso de los controles del analizador espectral.

Explica adecuadamente sólo parte de las funciones de los controles vistos.

Explica completamente las funciones de todos los controles vistos en la práctica.

15

Explica deficientemente la relación entre el ciclo de trabajo de una señal rectangular y su espectro.

Explica de forma incompleta la relación entre espectro y ciclo de trabajo.

Explica claramente la relación entre espectro y ciclo de trabajo.

Es correcta sólo una de las mediciones.

Son correctas ambas mediciones.

30

Son incorrectas las mediciones de potencia y frecuencia del literal 3 de la segunda parte. No realiza correctamente el paso 4 de la segunda parte.

Realiza los cálculos indicados, pero no coincide con la medición del osciloscopio.

Realiza correctamente los cálculos y los mismos son congruentes con las mediciones.

No realiza

Realiza

Realiza

CONOCIMIENTO

APLICACIÓN DEL CONOCIMIENTO

20

20

Nota

Sistemas de Comunicación I. Guía 1 5 correctamente la medición del ancho de banda del ruido blanco tras ser filtrado

correctamente las conexiones, pero no obtiene medidas correctas.

correctamente las conexiones y obtiene medidas congruentes.

Es un observador pasivo.

Participa ocasionalmente o lo hace constantemente pero sin coordinarse con su compañero.

Participa propositiva e integralmente en toda la práctica.

Es ordenado pero no hace un uso adecuado de los recursos.

Hace un uso adecuado de los recursos, respeta las pautas de seguridad, pero es desordenado.

Hace un manejo responsable y adecuado de los recursos conforme a pautas de seguridad e higiene.

2.5

ACTITUD

2.5

TOTAL

100

Anexo Descripción de los controles del generador de funciones TOE7706A. •

• • • • •

FUNCTION (perilla de selección múltiple): Permite elegir la forma de onda de la señal de salida. Las opciones disponibles son onda senoidal, triangular, rectangular con ciclo de trabajo fijo (50%), rectangular con ciclo de trabajo variable (positiva), rectangular con ciclo de trabajo variable (negativa) y DC. AMPLITUDE (perilla de ajuste): Permite variar el nivel de salida (tensión pico a pico) de la señal generada. ATTENUATION (botones): Selecciona el nivel de atenuación de salida del generador, las opciones posibles son de 20dB y 40dB. RANGE (botones): Cambian la escala de la frecuencia de salida en factor de 10 cada vez que son presionados (el botón superior multiplica la frecuencia por 10 y el botón inferior la divide entre 10). MODIFY (perilla de rotación continua): Ajusta la frecuencia de la señal generada en incrementos de 1 dígito menos significativo según la escala seleccionada. SYMMETRY (perilla de ajuste): Varía el ciclo de trabajo de la señal con forma de onda rectangular en un rango que varía desde 10% a 90%.

Descripción de los controles del analizador de espectro HP 8590A. •

•

DATA (Teclado numérico): Aquí se introducen los valores numéricos de los parámetros que controlan al analizador de espectro. La manera de utilizarlo es primero introducir el valor numérico deseado y luego su escala (el dato es aceptado en el momento en que se presiona el botón de escala). FREQUENCY (Botón): Permite establecer la frecuencia central que se visualiza en la pantalla del analizador de espectros. Tras presionar este botón, debe introducirse la frecuencia central en el teclado numérico seguido de las unidades

6 Sistemas de Comunicación I. Guía 1 •

• •

(Hz, KHz, Mhz ó Ghz). SPAN (Botón): Controla el rango de frecuencias que se muestran horizontalmente en pantalla. Tras presionar este botón, debe introducirse la frecuencia seguida de las unidades al igual que con el control anterior. Vale aclarar que el rango introducido es para toda la pantalla y no para las divisiones horizontales. AMPLITUDE (Botón): Controla la escala vertical por medio de definir el nivel de referencia en la parte superior de la pantalla. Tras presionar este botón debe introducirse el nivel de referencia seguido de las unidades (+dBm o -dBm). PERILLA DE AJUSTE: Controla de manera alternativa al teclado los parámetros de escala del analizador de espectro. En este caso, es necesario presionar el botón asociado a la magnitud y girar la perilla. Girarla en sentido horario incrementa la escala, mientras que hacerlo en sentido antihorario la decrementa.