Circuitos Práticos - Saber Eletrônica

Instrumentação
Analisadores de Espectro:
Entenda a importância desse instrumento
na Automação Industrial
Em uma edição anterior desta
Revista, iniciamos o assunto análise
espectral e radiofrequência. Dando
continuidade à matéria, vamos
tratar agora da estrutura do instrumento
clássico utilizado para análise
de sinais em RF: o analisador de
espectro. Lembramos ao leitor que o
“foco” desta pequena série é explorar
os sistemas de radiofrequência aplicados
à indústria.
Alexandre Capelli
26 I SABER ELETRÔNICA 459 I 2012
Série de Fourier
Já vimos que a análise espectral é tão
importante quanto a análise de sinais no
domínio do tempo, pois um sinal puro
pode gerar infinitas harmônicas. Dependendo
da amplitude e da ordem dessas
harmônicas, elas podem se sobrepor ao
sinal fundamental, distorcendo sua forma
de onda (figura 1).
A tabela 1 mostra um pequeno comparativo
da natureza do sinal em relação
à faixa de frequência que suas harmônicas
podem atingir.
Os domínios do tempo e da frequência
podem ser relacionados entre si através
da “transformada de Fourier”. A equação
dessa transformada, embora complicada a
primeira vista, calcula fisicamente o espectro
das frequências de um sinal através de
uma análise contínua e infinita no tempo.
+∞
X = F {x(t)} = f x(t) ∙ e ∫ -∞
-j2πft dt
Fica claro que isso é impossível em
tempo real.
O que acontece na prática, entretanto,
é a análise do sinal através do processamento
digital de amostras.
Por meio de uma certa quantidade de
amostras (leituras em um determinado
intervalo de tempo), podemos ter uma
boa aproximação do sinal real. O único
cuidado a ser tomado é o que chamamos
de “lei de Shannon”. Ela diz que para
obtermos uma boa precisão de leitura,
a frequência da amostragem (sampling
frequency “fs”) deve ser, no mínimo, duas
vezes maior que a frequência do sinal de
entrada (fin) sinal sob análise.
fs = 2fin
A figura 2 mostra um exemplo da
combinação das frequências de amostragem
e de sinal.
Concretizar os cálculos mostrados
acima e transformá-los em medidas que
Sinal de áudio, f máx 20 kHz fh até 1 MHz
RF, f máx Vários Mhz fh acima de 3 GHz
Microondas Vários MHz até GHz fh acma de 40 GHz
T1. Comparativo
“natureza
do sinal x
frequência.
F1. Sinal senoidal deformado
pelas harmônicas.