Analizador De Fourier

4.3.6 ANALIZADOR DE FOURIER

INTRODUCCION

La explicación de análisis espectral comprende la manipulación de la señal por analizarse mediante un filtrado paso-banda, filtrados estrechos, traslación de frecuencia y varias combinaciones de estas técnicas. Hay métodos matemáticos para calcular el espectro de una señal si la señal se reduce a una ecuación matemática o a un conjunto de puntos dado. El método matemático más directo es la transformada de Fourier. Una señal se puede representar como una ecuación, una gráfica o un conjunto de puntos datos donde la variable independiente es el tiempo, puede ser transformada en otra ecuación, grafica o conjunto de puntos, dato donde las variable independiente es la frecuencia.

Según la teoría de Fourier, toda señal está compuesta por una serie de señales senoidales de amplitud, frecuencia y fase apropiadas. Dicho conjunto de señales componentes se llama espectro.

El osciloscopio nos permite visualizar señales en función del tiempo, pero NO nos da una idea clara de las componentes que forman la misma.

El analizador de espectro es el instrumento que nos permite visualizar las componentes que conforman la señal de interés.

ANALIZADOR DE FOURIER

El método matemático más directo es la transformada de Fourier. Una señal que se pueda representar como una ecuación, una gráfica o un conjunto de puntos, datos donde la variable independiente es el tiempo; puede ser transformada en otra ecuación, grafica o conjunto de puntos de datos donde la variable independiente es la frecuencia. La transformación produce el espectro de la forma de onda. Si una señal se transforma en un conjunto de puntos datos matemáticos mediante la digitalización de una señal analógica, se puede programar una computadora digital para obtener la transformada de Fourier, con la cual se calcularía el espectro de la forma de onda. El método para calcular el espectro se llama algoritmo, y el más eficaz para la una computadora digital es la transformada de Fourier rápida TFR.

Ilustración 1 Ejemplo de un analizador de espectro

Una muestra de la señal por analizarse se digitaliza mediante cualquier método apropiado de conversión analógica-digital. El resultado de esta conversión, es un conjunto de números digitales que representan la amplitud de la onda de entrada como una función de tiempo, sobre un tiempo específico se almacena en memoria y el espectro se calcula a partir de un conjunto de datos. El conjunto de números que representa la entrada digitalizada se llama “registro de tiempo“ de la entrada. Se le da otros nombres como “analizador digital de espectro” y “analizador de Fourier.

Ilustración 2 Analizador de espectro utilizando el mezclado de armónica mostrando todos los circuitos correspondientes

VENTAJAS Y DESVENTAJAS

VENTAJAS

El analizador de espectro TFR puede ser una herramienta muy potente sin llegar a ser muy cara, ya que el poder del analizador proviene de logaritmos de computadora que se pueden mejorar sin aumentar grandes cantidades de circuitos al analizador. Por supuesto, el analizador no es mejor que su convertidor analógico-digital o a la cantidad de memoria.

Se aprovecha para mejorar el poder del analizador TFR ya que la señal de entrada se captura y “congela” en el tiempo. Entonces se pueden efectuar operaciones matemáticas grandes y complejas sobre la señal de entrada.

DESVENTAJAS

La transformada de Fourier rápida no es una transformada continua verdadera sino que produce una transformada de resolución finita. Esto significa que el espectro solo se encuentra en intervalos específicos.

La naturaleza del espectro solo es inferible entre los intervalos.

RESOLUCIÓN, RANGO DE FRECUENCIA Y RANGO DINÁMICO

El analizador TFR muestrea la señal de entrada de un periodo específico, esto se conoce como ventana. La señal por analizarse se considera como señal periódica, donde la señal digitalizada dentro de la ventana se repite indefinidamente.

La resolución más estrecha posible de una señal muestreada es:

fr= 1/T

Donde f, es la resolución de frecuencia y T el tiempo de la ventana muestreada.

El rango de frecuencia a la entrada

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