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Conheça o analisador de espectro (INS186)

A maioria dos leitores conhece o osciloscópio e sabe usá-lo numa boa quantidade de aplicações na oficina. No entanto, um equipamento "aparentado" com o osciloscópio que poucos conhecem, e que com a tecnologia das microondas aplicada cada vez mais em equipamentos de uso doméstico como as antenas parabólicas e os próprios fornos de cozinha, se torna importante, é o analisador de espectro. O que faz o analisador de espectro e sua importância na oficina do técnico moderno é o assunto deste artigo.

Usando um tubo de rádios catódicos (TRC) o osciloscópio permite visualizar a forma de onda de um sinal ou então analisar curvas de seletividade com ajuda de um gerador de varredura.

Com este útil instrumento também podemos medir tensões, frequências (com as famosas figuras de Lissajous) e até estudar fenômenos físicos dinâmicos com a ajuda de transdutores.

Toda esta utilidade do osciloscópio torna este instrumento quase que indispensável na oficina do técnico eletrônico que é capaz de reconhecê-lo a quilômetros de distância simplesmente pela presença da "telinha".

No entanto, muitos técnicos podem confundir este instrumento com um outro de tecnologia semelhante, e de utilidade igualmente ampla, e que também usa o tubo de raios catódicos: o analisador de espectro.

Se bem que pareça "de longe" com um osciloscópio, e que também faça a análise de sinais projetando o resultado numa tela, o princípio de funcionamento do analisador de espectro é outro e igualmente sua utilidade.

 

Um analisador de espectro de 1 a 1.000 MHz.
Um analisador de espectro de 1 a 1.000 MHz.

 

Com a utilização cada vez mais frequente de equipamentos que operam na faixa de microondas, o analisador de espectro que, até então era um instrumento restrito aos laboratórios sofisticados, principalmente de telecomunicações, passa a ser agora um instrumento necessário ao técnico comum, evidentemente o que deseja estar a um degrau acima dos concorrentes.

 

O ANALISADOR DE ESPECTRO

Se aplicarmos na entrada de um osciloscópio os sinais captados por um circuito que responda a uma determinada banda de frequências, conforme mostra a figura 2, teremos como resultado a projeção da forma de onda dos sinais presentes no circuito, mas de maneira combinada.

 

Figura 2
Figura 2

 

Não será possível ao usuário saber quais frequências estão presentes no sinal e quais são suas intensidades relativas, a não ser que uma complexa análise seja feita partindo de cálculos que envolvam as transformadas de Fourier! Evidentemente, tais cálculos além de muito trabalhosos não são dominados pela grande maioria dos técnicos.

Se, em lugar de desejarmos visualizar a forma de onda de um sinal, quisermos ter uma idéia de que frequências o formam e com que intensidade relativa aparece cada uma, precisaremos de um instrumento diferente: o analisador de espectro.

Conforme o nome diz, este aparelho "analisa" uma certa faixa do espectro projetando numa tela os sinais contidos nesta faixa com suas intensidades relativas.

Vamos supor que um analisador de espectro seja ajustado para varrer a faixa de 100 a 200 MHz, conforme mostra a figura 3.

 

O espectro de 100 a 200 MHz em determinado local.
O espectro de 100 a 200 MHz em determinado local.

 

Varrendo esta faixa, ele vai determinar a frequência e a intensidade com que aparece cada sinal aplicado a sua entrada, por exemplo a partir de uma antena.

Assim, supondo que o técnico esteja em busca de interferências num local em que vai instalar um equipamento, ele pode perfeitamente "localizar" no espectro os sinais das estações em 120, 150 e 180 MHz e sinais interferentes ou que precisem ser identificados em frequências de 110, 140, 170 e 190 MHz, alguns "espalhando" por uma faixa algo larga.

Veja então que é possível "explorar" uma determinada faixa do espectro, detectando todos os sinais com suas intensidades relativas que estejam presentes nesta faixa.

Ligado à saída de um transmissor ou de um oscilador, podemos detectar os sinais espúrios, as harmônicas com suas intensidades relativas, conforme mostra a figura 4.

 

Analisando o sinal de um transmissor.
Analisando o sinal de um transmissor.

 

Em outras palavras, nesta aplicação, o analisador de espectro permite verificar a "pureza" do funcionamento de um transmissor ou de um oscilador, ou ainda fazer os ajustes eliminando os sinais indesejáveis.


PARA O TÉCNICO INSTALADOR DE ANTENAS

Para o técnico comum, a disponibilidade de um analisador de espectro revela-se interessante quando nos defrontamos com alguns problemas de interferências.

Por exemplo, o técnico ao instalar um sistema de antenas coletivas num local problemático, por exemplo, que esteja sujeito a interferências de estações transmissoras, pode usar o analisador para encontrar a frequência exata dos sinais interferentes e utilizar filtros rejeitores.

Na figura 5 temos um caso em que a conexão do analisador de espectro, ajustado para varrer a faixa dos canais altos de TV, revela uma harmônica de uma estação de FM próxima, que afeta a qualidade de recepção.

 

Usando o analisador para encontrar interferências na faixa de TV.
Usando o analisador para encontrar interferências na faixa de TV.

 

Um filtro para a frequência que está entrando indevidamente pode então ser previsto no sistema de antena, de modo a se evitar seus problemas.

Outra aplicação interessante para o analisador de espectro é mostrada na figura 6.

 

Escapes de sinais podem ser detectados com o analisador de espectro.
Escapes de sinais podem ser detectados com o analisador de espectro.

 

Instalações de distribuição de sinais como sistemas de TV em circuito fechado, mesmo sistemas simples em que o sinal de um videocassete transmite sinais para um televisor em outra sala, podem ser responsáveis por "escapamentos" de radiação que acabam por interferir em televisores próximos ou mesmo outros equipamentos.

O interessante desses escapes é que nem sempre a frequência é única e as vezes, sinais espúrios podem ser gerados no próprio circuito transmissor.

Explorando a linha de distribuição desses sinais com o analisador de espectro o técnico pode identificar não só os pontos de escape como também saber que frequências de sinais estão sendo irradiadas e em que intensidade.

Mas, é na instalação de antenas parabólicas que a utilidade do analisador de espectro pode se revelar de uma forma que os técnicos pouco conhecem.

As instalações de antenas parabólicas são especialmente sensíveis a sinais interferentes e a problemas de escapes, tanto pela elevadíssima frequência com que operam seus circuitos como também pela baixíssima intensidade dos sinais com que ela opera em alguns pontos.

A primeira utilidade consiste em se verificar a pureza do sinal captado pela própria antena.

Links terrestres e outras fontes de microondas podem afetar a recepção, acrescentando um sinal interferente indesejável, conforme mostra a figura 7.

 

Usando o analisador com sistema de parabólicas.
Usando o analisador com sistema de parabólicas.

 

Links terrestres nada mais são do que estações de microondas que são usadas pelos serviços de telecomunicações, transportando conversas telefônicas, e outros sinais ponto a ponto, conforme mostra a figura 8.

 

Os sinais passam por estações repetidoras antes de chegar ao seu destino.
Os sinais passam por estações repetidoras antes de chegar ao seu destino.

 

Estas estações recebem da anterior o sinal e o retransmite para a seguinte, operando na mesma faixa de microondas usada pelos satélites de TV e por isso podem ser captadas de forma indevida.

Os moradores que estejam próximos destas antenas podem receber lateralmente os sinais pelas suas antenas, ocorrendo então uma interferência indesejável.

Com a ajuda de um analisador de espectro o técnico instalador pode verificar antes de posicionar definitivamente a antena se o local não está sujeito ao problema de captação dessa interferência e se está pode facilmente encontrar o ponto em que ela não ocorra.

Outra utilidade para o analisador, nos sistemas de TV por satélite, é a verificação do sinal nos diversos pontos da instalação.

Ligado na extremidade do cabo, ele permite verificar se o sinal que está chegando naquele ponto tem seu espectro correto, ou seja, ocupa a faixa esperada e se tem a intensidade ideal.

Uma deficiência do cabo pode causar uma atenuação seletiva do sinal, ou seja, atenuar em certas frequências de forma diferente, o que poderá ser observado no analisador conforme mostra a figura 9.

 

Problemas numa linha de transmissão afetam seletivamente um sinal.
Problemas numa linha de transmissão afetam seletivamente um sinal.

 

Nos sistemas de TV por assinatura que operam na faixa de SHF (Frequência Super Alta) a presença de sinais interferentes é problemática e só pode ser detectada com dificuldade.

O analisador de espectro torna-se indispensável neste caso. Na figura 10 temos o sistema usado para se determinar os níveis de interferência numa certa faixa, utilizando para esta finalidade o analisador de espectro.

 

Instrumental para analise de interferências.
Instrumental para analise de interferências.

 


VALE À PENA INVESTIR

Já existem analisadores de espectro cujo preço compensa o investimento, já que a qualidade dos serviços obtidos só tem a ganhar e além disso o técnico encontra uma agilização de diagnóstico que também é importante para seus lucros.

Um analisador de espectro disponível em nosso mercado é o ICEL 7802 que opera na faixa de 1 MHz a 1 000 MHz (1 GHz) o que está dentro das necessidades básicas do instalador de sistemas de antenas e especialistas em telecomunicações.

 

Analisador de espectro de 1 GHz da ICEL.
Analisador de espectro de 1 GHz da ICEL.

 

A sensibilidade deste equipamento torna-o ideal para análise direta de sinais de TV. Além disso, este equipamento fornece uma leitura direta na tela do nível de sinal da frequência central.

Sua impedância de entrada de 50 ou 75 ?, com capacitância menor que 1,5 pF permite a utilização direta de pequenas antenas na captação dos sinais.

 

Suas especificações principais são:

* Faixa de frequências: 1 a 1 000 MHz

* Faixas de varredura: 0,1 a 100 MHz/div

* Faixa de amplitudes medidas: 15 a 129 dB

* TRC - amplitude: 15 a 80 dB 10dB/div

* Faixa dinâmica: 60/70 dB

* Tempo de varredura: 5 ms/div

 

 

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