Circuitos Práticos - Saber Eletrônica

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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.
possam ser utilizadas em uma tela são funções do analisador de espectro. Podemos encontrar dois tipos de analisadores: FFT e heteródino. Analisador de espectro FFT A “grosso modo” podemos dizer que a diferença entre o analisador tipo FFT (Fast Fourier Transform) e o heteródino é F2. a), b) f in,máx < f S /2, amostragem e filtro c) f in,máx > f S /2, ambiguidade. F3. Estrutura de um analisador FFT. F4. Estrutura de um analisador heteródino. 2012 I SABER ELETRÔNICA 459 I 27
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