1-Radiocomunicaciones Prac 1

7/25/2019 1-Radiocomunicaciones Prac 1

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Laboratorio de Radiocomunicaciones 2010-2011

Prctica 1

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3 Ingeniera Tcnica de Telecomunicacin, especialidad

Sistemas de Telecomunicacin

Laboratorio de Radiocomunicaciones

Prctica 1

INTRODUCCIN ______________________________________________________________ 2

1

EJERCICIOS A REALIZAR FUERA DEL LABORATORIO _______________________ 3

1.1

Funcionamiento del analizador de espectros ________________________________ 3

1.2

Caractersticas bsicas de un analizador de espectros _________________________ 4

1.3

Unidades ______________________________________________________________ 4

2

EJERCICIOS DE LABORATORIO (GENERADOR Y ANALIZADOR) _______________ 5

2.1 Eje de abscisas. Frecuencia inicial, frecuencia final, frecuencia central y span ____ 5

2.2 Eje de ordenadas. Atenuacin, Nivel de referencia, valores en distintas unidades 5

2.3 Marcadores, Max Hold, Average __________________________________________ 6

2.4 Seal en 0 Hz __________________________________________________________ 6

2.5 Ruido interno del analizador de espectros __________________________________ 6

2.6 Ancho de banda de resolucin ____________________________________________ 7

2.7 Otras medidas _________________________________________________________ 7

Departamento de Electrnica y TelecomunicacionesEscuela Tcnica Superior de Ingeniera de Bilbao

Universidad del Pas Vasco Euskal Herriko Unibertsitatea


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Prctica 1

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INTRODUCCIN

El objetivo de esta prctica es:

El aprendizaje del funcionamiento del analizador de espectros y de los parmetros

bsicos que influyen en la toma de medidas con el analizador

Como objetivos secundarios:

El aprendizaje del funcionamiento de los generadores de RF

El aprendizaje de la toma de medidas con el analizador de espectros

Para el desarrollo de los ejercicios propuestos en la prctica emplearemos tanto emisiones

generadas en el laboratorio como emisiones comerciales.

Hay que tener especial precaucin con los niveles de seal de entrada de los equipos a utilizar, con

los niveles de continua y con las impedancias a la hora de conectar los distintos instrumentos de

medida, especialmente con los analizadores de espectros.

Tambin se debe tener cuidado de no dejar la salida de RF de los generadores sin conectar ya que la

potencia reflejada (la salida est en circuito abierto) puede daar el generador.

Para realizar esta prctica se dispondr de puestos equipados con:

- PC

- Generador de Seal de RF

- Analizador de Espectros


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Prctica 1

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1 EJERCICIOS A REALIZAR FUERA DEL LABORATORIOEsta parte de la prctica debe realizarse antes de asistir al laboratorio, bien en grupo o de forma

individual.

1.1 Funcionamiento del analizador de espectrosUn analizador de espectros es bsicamente un receptor superheterodino en el que se van filtrando

pequeas porciones del espectro, detectando y mostrando en pantalla la potencia recibida despus

del filtro. La posicin del filtro se va variando en funcin del margen de frecuencias a analizar.

En el siguiente enlace de Agilent Technologies aparece una animacin que permite comprender el

funcionamiento del analizador de espectros.

http://education.tm.agilent.com/index.cgi?CONTENT_ID=15

El diagrama de bloques ms sencillo que representa el funcionamiento del analizador es el que se

muestra en dicha animacin:

Leer la explicacin de la web, ejecutar la animacin variando la frecuencia de la seal e interpretar

los resultados. La imagen que se vera en la pantalla del analizador es la que se muestra en CRT.

a)

Hacer los clculos correspondientes a los siguientes casos:1) Signal Frequency fsig=1 GHz y flo= de 3,6 GHz a 6,6 GHz

2) Signal Frequency fsig=10 GHz y flo= de 3,6 GHz a 6,6 GHz

b) Se muestra siempre en la pantalla un pico en 0 Hz? A qu se debe? Aparecen picos en

frecuencias negativas?

c) Mostrar, explicando de forma razonada, el resultado que vemos en CRT cuando la seal de

entrada est formada por dos tonos en 1 y 2 GHz.

d)

Si suponemos que la anchura del filtro de IF es de 1 MHz, indicar la imagen que se mostraren la pantalla CRT cuando la seal de entrada es un tono en 1 GHz.


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e) Si suponemos que la anchura del filtro de IF es de 1 MHz, indicar la imagen que se mostrar

en la pantalla CRT cuando la seal de entrada son 2 picos del mismo nivel en 1,9 GHz y

1,9002 GHz, suponiendo el barrido de OL de la figura.

f)

En un analizador que llegue hasta 22 GHz, suponiendo que la frecuencia IF es de 3,6 GHzqu valores de barrido de LO propondras? Y en uno que llegue a 1,8 GHz?

g) En un analizador de espectros en que la frecuencia central del filtro de frecuencia

intermedia, IF, es de 2,3 GHz, cules sern los lmites del barrido del oscilador local, OL,

si el analizador llega hasta 3 GHz?

h) Analizar la representacin en pantalla CRT en el caso en que el barrido del oscilador local

vaya desde 2,6 GHz a 5,6 GHz, la frecuencia IF es de 3,6 GHz y la seal de frecuencia 1

GHz. Aparecen picos en frecuencias negativas? Cul ser el margen de funcionamiento de

este analizador?

i) Si no hay seal de entrada, qu detectar el detector del analizador? Representar una

lnea continua en 0 W (- dBm)? Comprobarlo en el analizador e intentar razonarlo.

1.2 Caractersticas bsicas de un analizador de espectros

Anotad y comprended el significado de los siguientes parmetros del analizador de espectros del

puesto1.

a. Margen de frecuencias

b. Sensibilidad

c. Mxima potencia de entradad. Margen de variacin del ancho de banda de resolucin, ResBW

e. Nmero de puntos por traza

En el laboratorio se preguntar de forma individualizada a cada alumno por alguno de los

parmetros.

1.3 Unidades

Los analizadores de espectros que manejamos en el laboratorio son todos de 50 ohmios.

El analizador mide niveles de tensin sobre una carga de 50 ohmios. Sin embargo, el analizador

permite variar las unidades del eje de ordenadas (AMPTD UNITS), tanto de potencia como detensin. Podemos poner dBm, dBuV, dBmV, V, W.

Indicar las expresiones que relacionan los valores de potencia en dBm y W con los valores de

tensin en dBuV, dBmV y V tomando como referencia la impedancia de 50 ohmios.

1Utilizar los manuales disponibles en Internet para alguno de los analizadores del laboratorio: HP-8593E, HP-8591A,

N9320A, E4408B, E4402B, FSH3.


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2 EJERCICIOS DE LABORATORIO (GENERADOR Y ANALIZADOR)

2.1 Eje de abscisas. Frecuencia inicial, frecuencia final, frecuenciacentral y span

Con un generador de funciones generar un tono de frecuencia 1 GHz y nivel -20 dBm. Conectar la

salida del generador al analizador de espectros y realizar las siguientes medidas, analizando y

razonando los resultados.

Poner en el analizador de espectros los valores de frecuencia inicial, frecuencia final, frecuencia

central y span que se indican a continuacin. Colocad un marcador (MKR, PEAK SEARCH) en el

pico correspondiente a la seal del generador en cada uno de los casos y anotad el valor de

frecuencia. Obtener conclusiones.

a. Poner en el analizador de espectros como frecuencia inicial el valor de 0 Hz y como

frecuencia final el mximo del analizador del puesto.

b. Poner en el analizador de espectros como valor de frecuencia central 1 GHz y un span

de 800 MHz. Colocad un marcador en el pico correspondiente a la seal del generador.Anotad el valor de frecuencia.

c. Poner en el analizador de espectros como valor de frecuencia central 1 GHz y un span

de 10 MHz. Colocad un marcador en el pico correspondiente a la seal del generador.

Anotad el valor de frecuencia.

2.2 Eje de ordenadas. Atenuacin, Nivel de referencia, valores endistintas unidades

Con un generador de funciones generar un tono de frecuencia 1 GHz y nivel -20 dBm. Conectar la

salida del generador al analizador de espectros y realizar las siguientes medidas, analizando y

razonando los resultados.

2.2.1 Atenuacin, Reference Level, valor/divisin

El valor de atenuacin, ATTEN, permite ajustar los niveles de las seales que inciden en el

medidor interno del analizador. Cuanto mayor es la seal de entrada, mayor ha de ser la atenuacin

aplicada a dicha seal para realizar una medida adecuada. El analizador conoce el valor de

atenuacin en cada momento, con lo que corrige la medida y da el valor correcto de nivel de seal.

El nivel de referencia, REF LEVEL (bajo el men de Atenuacin), es el valor correspondiente a la

lnea superior de la rejilla de la pantalla del analizador.

Poner en el analizador de espectros como valor de frecuencia central 1 GHz y un span de 100 MHz.Colocad un marcador en el pico correspondiente a la seal del generador.

a. Variar el Nivel de Referencia (REF LEVEL) hasta que el pico queda a mitad de la

pantalla. Anotad el valor del nivel de referencia y el valor de la atenuacin. Colocar un

marcador en el pico y anotar el valor de nivel de seal medido en el pico.

b. Variar el Nivel de Referencia (REF LEVEL) hasta que el pico quede fuera de la rejilla

de la pantalla del analizador. Colocar un marcador en el pico y anotar el valor de nivel

de seal medido en el pico. Es buena dicha medida?

c. Comprobar si se puede variar el valor por divisin, habitualmente es de 10 dB por

divisin.

d. Comprobar si la Atenuacin (ATTEN) vara al variar del Nivel de Referencia.

e.

Pueden desacoplarse dichos parmetros?f. Qu ocurre si fijamos la atenuacin en modo manual?


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g. Corremos mayor riesgo de daar el analizador con la atenuacin en modo manual?

2.2.2 Unidades

a) Comprobar que los valores mostrados en el analizador, en distintas unidades, son coherentes

con las expresiones calculadas en el punto 1.3.

b) Modificar el parmetro de la impedancia que marca el Analizador. Poner una impedancia de 75

ohmios y comprobar que los valores en tensin y potencia son coherentes. Comprobar si en una

escala de tensin (V, dBuV, dBmV) cambia el nivel al cambiar el valor de la impedancia.

Quiere decir esto que cambia la impedancia de entrada del analizador?

2.3 Marcadores, Max Hold, Average

Una seal de televisin analgica consta bsicamente de una portadora de vdeo (portadora

modulada con la informacin de vdeo), una portadora de audio (portadora modulada con la

informacin de audio) y la informacin de color, en un ancho de canal de 8 MHz. Visualizar en el

analizador de espectros una seal de televisin centrada en la pantalla y con un span de 10 MHz.

Situar un marcador en la portadora de mayor nivel. Anotar el nivel y la frecuencia.

Llevar el marcador a la siguiente portadora de mayor nivel. Anotar el nivel y la frecuencia.

Situar el marcador nuevamente en la primera portadora. Seleccionar un Marcador Delta y llevarlo

hasta la posicin de la segunda portadora. Comprobar que los valores del marcador delta coinciden

con la diferencia en nivel y en frecuencia entre la posicin del marcador y la posicin del marcador

de referencia.

En la situacin anterior, cambiar el span a 15 MHz. Qu ocurre con los marcadores? El marcador

de referencia del marcador delta ha variado sus valores de nivel y frecuencia?

Probar las opciones Max Hold y Average. Explicar para qu sirve cada una de estas dos opciones.

2.4 Seal en 0 HzComprobar que aparece una seal en 0 Hz. A qu se debe?

Desconectando la seal de entrada, vemos que la seal se sigue mostrando en pantalla. Esta es una

manera de comprobar si las seales provienen del exterior o se generan en el propio analizador.

2.5 Ruido interno del analizador de espectrosSin conectar seal a la entrada del analizador de espectros, configurarlo con frecuencia central 1,2

GHz y span 100 MHz.

El nivel de seal que observamos en la pantalla ser el nivel de ruido del analizador. Ir variando el

valor del Ancho de Banda de Resolucin, ResBW. Situar un marcador en la frecuencia de 1,2 GHz.

Variar el valor del ancho de banda de resolucin e ir anotando el valor del marcador junto con el

valor del ancho de banda de resolucin.

Suponiendo que el ruido es aproximadamente blanco en este margen de frecuencias, cuando

doblamos el ancho de banda de resolucin el nivel medido debera doblarse en potencia, es decirdebera subir en 3 dB. Cuando multiplicamos por 10 el ancho de banda de resolucin el nivel


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medido debera multiplicarse por 10 en potencia, es decir debera subir en 10 dB. Comprobar que

es as.

Cuanto menor es el ancho de banda de resolucin, menor es el ruido del equipo de tal modo que

somos capaces de medir seales ms pequeas. Como inconveniente vemos que el barrido es ms

lento.

2.6 Ancho de banda de resolucin

Al medir una seal estrecha (seal de banda estrecha) el nivel medido es prcticamente

independiente del valor del Ancho de Banda de Resolucin, ResBW. Probarlo con un tono de

frecuencia 1,2 GHz y nivel -30 dBm de un generador.

Cuando se trata de una seal de banda ancha, como una seal de TV digital, el nivel medido

depende del valor del Ancho de Banda de Resolucin.

Se da como potencia de la seal de TV digital la potencia total en los 7,61 MHz en los que hay

portadoras en la seal de TV digital. Para medir dicha potencia deberamos poner un ancho de

banda de resolucin de 7,61 MHz. Si no es posible podemos medir la potencia con un ancho de

banda de resolucin menor y suponiendo que el espectro es plano en los 7,61 MHz, hacer la regla

de tres para calcular la potencia en los 7,61 MHz.

Suponiendo que la seal de TV digital presenta un espectro aproximadamente plano en los 7,6

MHz centrales de los 8 MHz del canal, hacer medidas con diversos valores del ancho de banda de

resolucin. Cuando doblamos el ancho de banda de resolucin el nivel medido debera doblarse en

potencia, es decir debera subir en 3 dB. Cuando multiplicamos por 10 el ancho de banda de

resolucin el nivel medido debera multiplicarse por 10 en potencia, es decir debera subir en 10dB. Comprobar que es as.

El valor de la potencia total debera ser aproximadamente el mismo independientemente del valor

del ancho de banda de resolucin que hayamos tomado para la medida con el marcador.

DVB-T Banda ancha Integral, suma

AM Banda Estrecha Potenciavalor del marcador

2.7 Otras medidas

1) Medida de la seal de salida en frecuencia intermedia del analizador de espectros utilizando

para ello otro analizador de espectros.

2) Hacer una medida de una seal despus de dividirla (divisor desconocido) para llevarla a

dos vas. Empleando un generador y el analizador para caracterizar el divisor, dar la medida

ms precisa posible del valor de la seal y compararla con el nivel de salida del generador.

3) Localizar una seal en el margen entre 600 MHz y 800 MHz, procedente de un generador

previamente configurado por el profesorado.

4)

Hacer una medida con un atenuador externo y dar el valor correcto de la medida.

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