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Analizador de Espectro_Keisight-1ªParte - Contenido educativo
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ANALIZADORES DE ESPECTRO, por KEISIGHT
Esta es la agenda de hoy. Empezaremos con una pequeña introducción. Luego veremos lo que sería la teoría de operación, el diagrama de bloques del equipo, qué elementos tiene y cómo afectan a cada una de las especificaciones. Luego veremos lo que son las capacidades y distintos diseños de los analizadores de espectro y de señal modernos.
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Y terminaremos con un pequeño y breve repaso a lo que sería el porfolio de analizadores de espectro de Keysight.
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Básicamente, ¿qué es un analizador de espectro?
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Bueno, un analizador de espectro es un receptor pasivo.
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Esto es muy importante, es decir, yo lo que voy a hacer es recibir señal y analizarla.
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Y no solamente eso, sino lo que voy a hacer es mostrar la señal recibida en forma de amplitud frente a frecuencia.
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Es decir, la potencia de cada una de las componentes de esa señal, de cada uno de los senos que componen esa señal a lo largo de sus frecuencias.
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Esto lo podríamos ver como que mientras que un osciloscopio nos muestra la señal en el dominio del tiempo,
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un analizador de espectro lo que va a hacer es mostrarnos la señal en el dominio de la frecuencia.
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Es decir, esto nos lo va a traducir en cada uno de los senos que componen esta señal.
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Bueno, ¿qué tipo de analizadores habría?
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Bueno, pues tradicionalmente existía el analizador por FFT, que era un analizador que no barría el espectro.
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Directamente él estaba con un ancho de banda concreto, el rango de frecuencia que tenía, capturaba todo y hacía una transformada rápida de Fourier de la información.
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Es decir, hacía un procesado de esa información.
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Digamos que sería como si tuviéramos un montón de filtros en paralelo trabajando simultáneamente.
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Esto, por supuesto, tenía una limitación que era hasta qué frecuencia podían llegar estos analizadores por FFT.
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El otro tipo de analizador de espectro tradicional es el analizador por barrido. Normalmente lo llamamos receptor superheterodino porque lo que hacía era, cogía la señal, la pasaba por un mezclador, la subía a una alta frecuencia, se quedaba con la banda alta y luego iba pasándolo por otros mezcladores para ir bajándolo en frecuencia hasta llegar a una frecuencia intermedia.
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Básicamente, ¿cómo funcionaba esto? Pues como si tuviera un filtro, que yo estuviera haciendo barrer ese filtro por las frecuencias y me estuviera quedando con la información en un punto concreto de frecuencia.
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vale es una formación interesante pero aquí uno de las limitaciones que nos encontrábamos es que
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el analizador por barrido se queda solamente con información escalar no tiene información
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vectorial por lo cual acceder a una de modulación digital pues no es posible bueno esto nos lleva a
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las definiciones de los diferentes analizadores es decir analizador de espectro mide la magnitud
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de una señal de entrada contra frecuencia y se queda básicamente con lo que sería la información
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escalar un analizador vectorial de señal bueno pues mide magnitud y fase con lo cual ya tiene
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digamos esa información vectorial que me permitiría hacer medidas de modulación vale y bueno pues su
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uso primarios para hacer medidas dentro de lo que sería un canal concreto como para hacer medidas de
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de modulación, de coger el EVM, es decir, error vector magnitude, poder ver la planicidad espectral, en fin, en señales conocidas normalmente.
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Y luego está lo que sería un analizador de señal, que serían los equipos más modernos, que combinan las funciones de ambos,
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es decir, tienen las funcionalidades de analizador de espectro y las funcionalidades de analizador vectorial de señal.
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¿Qué tipo de medidas voy a poder hacer con un analizador de espectro?
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Bueno, puedo hacer muchísimos tipos de medidas
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¿Qué tipo de medidas directas puedo hacer?
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Por ejemplo, puedo monitorizar el espectro
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Puedo ver los espurios que estoy emitiendo
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Bueno, que estoy recibiendo porque el elemento que estoy analizando es un emisor y lo estoy recibiendo
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Puedo hacer un analizador escalar de redes
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Es decir, yo podría medir distintas señales y relacionarlas entre sí para tener un analizador escalar de redes
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Puedo hacer una medida muy típica como es figura de ruido o ruido de fase, distorsión por intermodulación, ver los armónicos de una señal, modulaciones analógicas.
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Para hacer modulaciones digitales, para ver las modulaciones digitales, para demodularlas, necesito que sea analizador de señal, no me vale con analizador sonante de espectro.
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En fin, puedo hacer un montón de medidas.
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¿Qué rango de frecuencia voy a tener para hacer estas medidas?
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Pues realmente, aunque en la transparencia pongo 3 Hz, realmente se pueden hacer medidas desde por debajo. Tenemos analizadores que empiezan en 2 Hz, pero bueno, hay soluciones que bajan incluso más en frecuencia y hacia arriba hay mezcladores que llegan por encima del teraherzio. Es decir, el rango de frecuencia es muy, muy, muy amplio.
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Y el rango de medida de potencia también es bastante amplio. Es decir, por entrada directa puedo tener hasta más 30 dBm, que básicamente es un vatio. Yo podría poner atenuadores externos para llegar a mucha más potencia.
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Y la sensibilidad máxima que puedo conseguir está en torno a menos 172 dBm, que es una sensibilidad realmente buena. El ruido térmico está en menos 174 dBm por hercio, lo cual me sitúa muy cerca de los límites físicos.
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No debemos confundir, no obstante, el rango de medida con el rango dinámico. De eso hablaré casi al final, pero es un tema muy importante.
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¿Cómo funciona el analizador de espectro? ¿Cómo su hardware? Su diagrama de bloques es básicamente este. Es decir, mi señal de entrada estará aquí, yo primero llegaré a un atenuador de entrada.
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este atenuador no sirve para proteger el equipo para proteger el equipo lo que se hace es no
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emitir más potencia de la que puede adquirir es decir si en la entrada en el conector entrada
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está serigrafiado está pintado hay que poner potencia máxima entrada más 30 de bm es no le
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metáis más porque si limitáis más de 30 de bm es pues los dañar y dañar un equipo en su etapa de
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entrada pues es bastante caro porque es la etapa de rf es la etapa más cara es la electrónica más
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cara luego cuando pasamos a frecuencia intermedia pasamos electrónica que es más económica y bueno
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pues ya no es para tanto pero pero la etapa de entrada hay que tener mucho cuidado con los
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conectores siempre bueno el tenor de entrada entonces para qué sirve la tenor de entrada
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pues si la tenor de entrada básicamente sirve para primero adaptar la señal y segundo evitar
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que se nos sature el mezclador luego hablaremos de esto pero básicamente esto es para evitar que
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se nos atura el mezclador. Podemos tener un filtro preselector, un filtro paso bajo, que me va a quitar
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bastante señal no deseada. Esto puede ser interesante. Veremos que algunos analizadores modernos
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podemos saltárnoslo, porque a lo mejor no queramos que esté ahí. Luego tenemos un mezclador, que este va a ser
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el que va a convertir frecuencia. Va a coger una frecuencia de RF, la va a pasar a una frecuencia intermedia
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y ese paso dependerá del oscilador local. Yo tendré un elemento que generará un barrido para ir cambiando
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o la frecuencia de astroxilador local, y por tanto ir barriendo unas frecuencias distintas de entrada, porque al final la IF va a ser constante.
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¿Qué tengo también? Una ganancia de IF. La ganancia de IF normalmente va acoplada a la atenuación de entrada,
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es decir, por cada dB que atenúo en el atenuador de entrada, luego tendré un dB de ganancia.
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esto es importante en algunos equipos se permite ajustar esto no es lo habitual y normalmente no
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quieres ajustar esto te vale con una relación 11 pero hay veces en las que quieres hacer un
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análisis muy detallado quiere decir ya no es que quiero rascar el último percentil de error en el
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vm y bueno pues pero no es lo habitual y aunque se pueda hacer normalmente el 99% de los usuarios no
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lo toca. ¿Qué tengo después? Tengo un filtro de entrada, un filtro de IF. Este filtro de IF lo
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que nos va a permitir es estrechar la cantidad de recorrido de frecuencia que nos va a llegar
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al detector y también rechazar ruido. Nos va a permitir mejorar nuestra sensibilidad. Tendré
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una parte de amplificación después, un detector de envolvente. Esto es lo que hace que nuestro
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analizador de espectro sea escalar y no vectorial y luego tendrá un filtro de vídeo que el filtro
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vídeo pues digamos que es compatible y complementario al filtro 10 y luego tendré lo
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que sería la representación vale esto ha sido quizá un trabajo quizá un poco más en detalle
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pero bueno es el diagrama de bloques a grosso modo que ocurre que bueno pues mi atenuador de
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entrada no es un elemento hiper sencillo si es muy fácil de manejar pero tiene un montón de
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cositas por ejemplo tengo una señal de referencia con amplitud específica para qué me sirve esto mi
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equipo es muy bueno es un equipo de muy altas prestaciones y yo necesito que la información
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que me esté dando sea siempre lo más precisa posible pues como lo hace esto pues él de vez
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en cuando va a medir esa referencia esa señal de referencia y si ve que no la está midiendo
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correctamente lo que va a hacer es detectar que no está bien alineado y va a hacer correcciones
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internas para garantizarnos siempre la máxima precisión posible que ocurre pues que esto es
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una de las cosas que puedes configurar los equipos y que es el lado line si tú con el
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espectro no sé si ha pasado alguna vez pero estáis trabajando con el espectro empieza a
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hacer al año en proceso está alineando se dice que está haciendo esto porque ha detectado que
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no tiene toda la precisión que debería tener y entonces está ajustando el solo que no queréis
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que haga eso pues hay una zona en el menú en el que le podéis decir auto alineen o sea auto
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alineación of apagada si yo quiero alinear la lo alinearé cuando yo quiera y si tú crees que
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necesita ser alineado me pasa que es un mensaje en pantalla y entonces yo cuando vea el mensaje
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sé que bueno pues que en algún momento cuando yo decida voy a hacer la alineación esa corrección
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también tengo un elemento que es un bloque incapacitor para qué sirve esto sirve para
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proteger al equipo ya sé que he dicho que el atenuador no sirve para protegerlo el atenuador
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no sirve para protegerlo pero el bloque incapacitó si sirve para protegerlo es decir cuando yo estoy
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yendo a frecuencias bajas es muy importante que a mi equipo no le entre señal de dc
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siempre frecuencias altas y bajas pero cuando yo estoy una señal a señales bajas además me
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lo tengo que asegurar doblemente porque para tener una buena precisión tendré que desactivar este
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condensador de desacople y la señal pasará directamente va y paseando es decir ignorándole
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y ahí sí que ya quitó la protección pero porque pues porque estoy en frecuencias muy bajas estoy
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por ejemplo por debajo de 10 megahercios que por supuesto estamos hablando de equipos que a lo
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mejor pueden llegar no solamente a muchos gigahercios sino incluso podríamos llegar a
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terahercios en el caso de mezcladores externos o directamente en el propio equipo puede llegar a
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110 gigahercios en algunos equipos por debajo de 10 megahercios son frecuencias muy bajas para estos
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equipos vale qué ocurre soy por funcionar desde dos hercios funciona bueno pues cuando yo estoy
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por debajo de 10 mil hercios quiero quitar ese bloque incapacitar y entonces cuando sí sí o sí
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tengo que estar totalmente seguro de que no voy a dañar mi equipo de que no hay nada de dc vale
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esto también aparece en el equipo serigrafiado máxima potencia de entrada más 30 dbm en hace
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el de cero voltios cero nada de nada y luego pues tengo mi atenuador que pudiera pasos y debes en
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pasos de dos veces en fin se puede se puede regular en función del hardware que tenga mi equipo vale
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que más elementos tengo bueno pues cuando llegó a la parte del mezclador yo voy a tener unos tiros
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de referencia esto es lo que va a determinar mi base de tiempos o cuando hablemos de base de
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tiempos y tal estamos hablando de estos tiradores de referencia que puede ser interno o me puede
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llegar la base de tiempos para esos tiros de referencia de manera externa que es la base de
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tiempos externa vale entonces bueno pues cuanto más estable sea mejor yo tendré mejor local que
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va a ser el que genere la señal de referencia para el mezclador y bueno tengo mi generador de
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barrido que es el que va a ir ajustando la frecuencia que da este exterior local y por
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lo tanto voy a ir haciendo un barrido en rf vale si yo le digo a mi sub generator que no barra me
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estoy sintonizando una frecuencia fija y entonces lo que estará haciendo es pasar de una rf concreta
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a la misma y efe de siempre es decir estaré sintoniza una frecuencia concreta esto es muy
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parecido a cuando sintoniza la radio del coche o cojo en el coche pongo una señal de radio y me
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quedo ahí entonces que estoy analizando estoy viendo la evolución de esa señal en el tiempo
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Estoy escuchando la radio. Pues esto es igual, si yo quisiera ver las señales en el dominio del tiempo con un analizador de espectro, me basta con decir que mi ingeniero de barrido que no haga barrido, que se quede en cero span, que se llama.
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Y así yo tendría la información en el dominio del tiempo. ¿Qué ocurre en el mezclador? Pues que al mezclador de la señal que llega saca muchas cosas fuera.
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Si yo llego con demasiada potencia, esos productos de intromodulación que no me interesan tendrán mucha chicha y me podrán crear espurios que no quiero. Entonces necesito que al mezclador la señal llegue sin saturarle.
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Y para hacer eso, lo que utilizo es mi atenuador de entrada. ¿Qué ocurre? Que a lo mejor mi mezclador atenúa por encima de menos 10 dBm y mi señal de entrada es de más 20 dBm. Pues yo atenúo 30 dBm y ya sé que no estoy saturándole.
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no pasa nada tengo 30 y luego amplificó 30 perfecto sigo teniendo mi señal perfectas en
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perfectas condiciones vales a que en eso no es ningún tipo de problema el mezclador no es de
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un solo paso nunca lo es entonces por ejemplo en los primeros analizadores de espectro instalando
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de realizadores que están descontinuados están son muy antiguos que llegaban a 36 gigas lo que
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se hacía es que esa señal de entrada se subía en frecuencia se filtraba y luego se iba bajando
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vale esto es un ejemplo de ese tipo de proceso en el que a lo mejor me llega una señal de entrada
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de hasta 36 gigahercios yo lo que voy a hacer es subir la frecuencia filtrarla y luego ir bajando
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la hasta una frecuencia intermedia normalmente solían ser unos 70 megahercios bueno en este
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caso pues aquí se ha dibujado con 22 con 5 megahercios es lo de menos depende de la
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máquina cuestión pero bueno digamos lo importante es que voy a ir en varias etapas más cosillas pues
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el preselector el filtro preselector este es un elemento muy interesante porque me va a permitir
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quitar señales fuera de banda señales que no me interesan y eso es importante porque esas señales
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al no llegar tampoco al mezclador me quita posibles interferentes por el ruido con lo
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cual me permite bastante más limpia mucho más precisa luego al final a la hora de hacer las
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medidas la ganancia de jefe como comentaba la ganancia de jefe va a estar directamente
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acoplada a lo que es el atenuador de entrada es decir si yo aquí le he puesto 30 debes de
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atenuación aquí voy a tener 30 debes de ganancia ya está no tiene más misterio que ese y normalmente
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va acoplada para efectos de hoy consideras que va siempre acoplado el oscilador pues lo que he
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comentado vale muy un poco rápido porque ya lo he comentado de los errores referencia me va a
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permitir ajustar los tiradores locales en el barrido me permitirá hacer un barrido en frecuencia hacer
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un recorrido spam una cosa curiosa y es que imaginaros un analizador de espectro que vaya de
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3 hercios a 50 gigas si yo le pongo que me haga full spam en la medida cuando estoy midiendo bueno
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lo primero que me decir es ojo con el acoplamiento hace vale porque por debajo de 10 megahercios
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igual no estoy dando toda la precisión si tengo el acoplador puesto o sea que pero bueno pongamos
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que voy a ponerme de 10 megahercios a 50 gigas va a ser el barrido del tirón no no puede los
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llegador local no no tiene todo ese recorrido pero si va a hacer ese recorrido en segmentos
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entonces qué es lo que hará pues para la primera intervalo de frecuencia digamos el primer
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el componente armónico es decir va a utilizar su fundamental va a utilizar el seno que produce y
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es el que va a utilizar pero cuando va a ir a su segundo salto utilizará su segundo armónico
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le dará machicha y lo utilizará para medir y luego el tercero el cuarto etcétera las bandas que
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necesite por eso cuando vemos el por defecto de un alisador de espectro yo le pongo por defecto
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y veo que está como un diente de sierra de frecuencias más bajas a frecuencias más altas
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veo que va subiendo la amplitud incluso cuando sólo tengo ruido y veo que va como un diente
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cerrado y sus porque son las distintas bandas que está utilizando el sustituidor local para
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barrer el espectro completo más cosillas a buenos y el filtro 10 el filtro 10 es un tema es un
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detalle muy importante porque el filtro 10 también se le suele llamar filtro de resolución porque te
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permite en inglés resoluciones para identificar entonces lo que te permite es diferenciar dos
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señales muy próximas entre sí es decir si yo tengo señales muy próximas entre sí pero mi filtro es
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muy ancho comparado con las señales pues las voy a ver vale si yo porque bueno está trazada
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aquí está pintada con un filtro de un hercio claro si utiliza uno de 10 kilohercios que no
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voy a entrar a que hay dos venga utiliza un filtro un kilohercio pues si ya lo viviendo
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un filtro de 10 hercios entonces en función del filtro que estoy usando pues lo voy a ver mejor
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o lo voy a ver peor si utiliza un filtro un hercio lo ver perfecto pero un filtro de un hercio hace
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que mi barrido sea más lento es decir fijaros el filtro de un hercio me dice que mi tiempo de
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barrido son 187 segundos mientras que un filtro de 10 hercios ya me dice que es menos de un segundo
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vale cuanto más ancho sea el filtro resolución más rápido haré el barrido pero más me costará
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diferenciar señales próximas entre sí básicamente para eso sirve el filtro de resolución para
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identificar estas señales otra detalle importante y veremos luego es que este filtro de resolución
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afecta el ruido es decir por cada orden de magnitud más ancho que sea el filtro resolución
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yo tendré 10 de vez más de ruido es una relación matemática va directa y es así con lo cual cuando
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yo quiero ver señales muy débiles me interesa estrechar el filtro de resolución para disminuir
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la cantidad de ruido que estoy integrando más cosillas si el director de envolvente esta parte
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es importante también el detector de envolvente es el lugar donde el analizador tradicional de
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espectro pierde la información de fase se queda solo con la de magnitud es decir yo tengo mi
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señal de rf y cuando llega mi señal a mi detector de envolvente me voy a quedar solamente con esta
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parte de aquí me quedaré con la magnitud y al quedarme con solamente la magnitud pues una
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señal que tiene una modulación digital una qpsk por ejemplo 16 cualquiera de estas pues no podría
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modular la porque no tengo información de fase en una qpsk en la que tengo cuatro puntitos de
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misma amplitud y distinta fase no podría diferenciar los vale entonces es importante
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esta parte de aquí la parte del vector vale qué más cosillas claro el display la verdad es que los
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displays han mejorado mucho desde aquí podemos ver un equipo un poquito antiguo de cuando nos
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llamábamos hp que bueno somos los mismos no somos llamados de hp a chile a la guisada pues cuando
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éramos hp pues esto es un lo que es el monitor de fósforo de persistencia y bueno si se podían
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ver señales si funciona muy bien pero digamos que ahora en la época en la que estamos pues
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conseguimos cosas auténticas verguerías con lo que es el display no solamente es táctil sino
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que además podemos representar muchas señales a la vez podemos hacer un montón de cositas y una
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ventaja muy importante es que cuando nosotros teníamos el analizador analógico era muy
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importante que el máximo de señal estuviera lo más cerca posible del máximo de pantalla
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para tener una buena precisión y no saturar ciertos elementos ahora realmente te da un
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poco igual tú puedes poner la ventana de visualización donde quieras de tu señal
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mientras el resto de configuraciones hagan que no tengas distorsión entonces bueno pues han
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cambiado un poquito los las circunstancias
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cuando entramos en la parte de display también un detalle bastante importante de tener en cuenta y
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es que bueno normalmente llamamos a cada a cada puntito que ponemos al display lo llamamos un
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vino un contenedor un bucket distinta nomenclatura lo importante aquí es que cuando yo hago mi
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recorrido de frecuencia yo voy a tener un número de puntos a presentar en pantalla oye voy a tener
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1001 puntos, pues 1001 puntos, los que sean, puedo poner un montón de ellos. Eso significa que yo aquí, para poner un valor concreto, voy a tener que tomar una decisión. Es decir, yo voy a tener un intervalo de tiempo en el que mi detector está midiendo y está tomando puntos de mi señal, muchos puntos de mi señal.
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De todos estos, solo voy a poner uno en pantalla. ¿Y cuál pongo? Pues depende del tipo de detector que haya puesto. Es decir, el display me mostrará lo que el detector me diga que tiene que mostrarme.
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Y luego también esto entra en conjunción con la traza y tal, pero bueno, es muy importante aquí hablar del detector. Un detector de pico positivo lo que va a hacer es que va a coger el valor más alto que yo tenga de todos los que he muestreado y ese es el que me va a dar.
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pico positivo positivo un detector de pico negativo me va a dar el menor valor en algunas
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zonas de documentación se le empezó a llamar foso o pit no debe cuajar demasiado y seguimos
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llamándolo pico negativo vale bueno es otro de las formas de decir que aunque dato me queda
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también puedo decir que me dé una muestra vale un sample es decir esto tiene un intervalo de
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tiempo concreto y constante en el centro donde quiera que quede la señal eso es lo que me vas
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a pintar y ya está y me da igual si sube me da igual si baja me da igual que ocurra vale eso
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sería de torte sample qué otro tipo de doctores tengo tengo un haber hecho el haber hecho lo que
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va a coger es todos estos puntos los va a promediar y me dar el promedio voy a poder
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tener buenos lectores de cuasi picos son sobre todo se utilizan enemigos no voy a meterme con
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yo soy director normal el lector normal en la nomenclatura inglesa también lo llaman rosenfeld
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no es que lo haya inventado un señor con este nombre sino que la traducción de rosenfeld es
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sube y baja vale porque dice que si la señal subió rose y bajó ángel en el mismo bin rose
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ángel rosenfeld si la señal sube y baja lo que voy a hacer es alternar entre pico positivo y
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pico negativo para un bien pico positivo para el siguiente pico negativo si en algún momento sólo
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sube o sólo baja utilizar el pico positivo y por eso algunas señales las vemos como una señal que
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es como con mucho ruido sube muy limpia mucho ruido arriba baja muy limpia mucho ruido porque
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está alternando pico positivo el pico negativo solo pico positivo mientras subo pico positivo
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y negativo mientras estoy arriba solo pico positivo mientras bajo y pico positivo y negativo
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negativo ese es el director normal y suele ser el que el equipo pone por defecto cuando haces
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un default setup reset pasa esto e aquí lo veríamos con un poco más de detalle que voy
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a tener un montón de muestras y donde un montón de muestras realmente es un montón
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de muestras con muchísimas muestras a la hora de hacer de tomar una decisión más cosillas
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- Autor/es:
- PEDRO LUIS PRIETO ZARDAIN
- Subido por:
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- 154
- Fecha:
- 21 de enero de 2021 - 17:39
- Visibilidad:
- Público
- Enlace Relacionado:
- https://www.keysight.com/es/en/events/europe-middleeast-africa-india/webinars.html?partnerref=ON24referral
- Duración:
- 24′ 51″
- Relación de aspecto:
- 1.80:1
- Resolución:
- 1016x566 píxeles
- Tamaño:
- 34.59 MBytes
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