Tecnología Electrónica

Analizador de Onda: Principios de Operación y Aplicaciones

Analizador de Onda: Descomposición de Señales Complejas en Componentes Espectrales

Un analizador de onda (voltímetro selectivo / voltímetro selectivo por frecuencia) es un receptor sintonizado que mide la **amplitud (y a veces la fase)** de componentes de frecuencia individuales dentro de una forma de onda compleja. Es el precursor del analizador de espectro moderno y sigue siendo relevante para mediciones de banda estrecha de precisión.

Principio de Operación: Filtro Sintonizado + Detector

  1. Atenuador de entrada / Búfer: Escala la señal al nivel óptimo del mezclador/filtro. Alta impedancia (1 MΩ) o 50 Ω.
  2. Filtro pasa banda sintonizable (El corazón):
    • Analógico (Legado): Circuito LC, rejilla de cristal, mecánico (TFM), o RC activo (conmutado de capacitores). Ancho de banda: 1 Hz – 1 kHz seleccionable. Sintonizado por capacitor variable, oscilador YIG o sintetizador.
    • Digital (Moderno/DSP): ADC → DDC (Convertidor Digital Abajo) → filtro de decimación CIC/FIR → detector de magnitud. RBW (Ancho de Banda de Resolución) arbitrario, factor de forma ~1.1:1.
  3. Detector:
    • Pico: Captura el máximo de la envolvente. Para impulsivo/factor de cresta.
    • RMS (Real): Térmico o digital sqrt(mean(x²)). Medición de potencia.
    • Promedio: Media de |x|. Calibrado a RMS para senoidal.
    • Quasi-Pico: Carga/descarga ponderada (CISPR 16) — estándar EMC.
  4. Pantalla / Salida: Medidor analógico, lectura digital, espectro CRT/LCD (cascada), GPIB/USB/LAN para barrido automatizado.
  5. Generador de barrido: Sintoniza automáticamente el filtro a través del rango (frecuencia inicial–final), sincroniza el eje X de la pantalla. Produce gráfico espectral.

Especificaciones Clave

  • Rango de frecuencia: 10 Hz – 32 MHz (tradicional), hasta 110 GHz (mezcla armónica mmWave).
  • Ancho de Banda de Resolución (RBW): 1 Hz – 10 kHz (analógico), 0.1 Hz – 10 MHz (DSP). Más estrecho = mejor selectividad, barrido más lento.
  • Rango dinámico: > 80–100 dB (libre de espurios).
  • Precisión de amplitud: ±0.5–1.5 dB (calibrado).
  • Ruido de fase: Crítico para medición de bandas laterales cercanas (p. ej., ruido de oscilador).

Aplicaciones en Diversos Dominios

DominioUsos Específicos
Audio / AcústicaMedición THD+N (notch fundamental + ruido de banda ancha), respuesta en frecuencia, índice de ruido (NR/NC), control de calidad de altavoces, calibración de micrófonos.
Telecom / RFPotencia de canal, fuga de canal adyacente (ACLR), distorsión armónica, intermodulación (TOI), precisión de frecuencia de portadora, perfilado de ruido de fase.
Sistemas de potenciaAnálisis armónico (IEC 61000-4-7), THD voltaje/corriente, interarmonías, tonos de señalización (control por onda portadora), detección de resonancia.
Vibración / Monitoreo de condicionesFrecuencias de defecto de cojinetes (BPFI, BPFO, BSF, FTF), engranaje, desbalance, desalineación — seguimiento de órdenes.
Médico / BioAnálisis espectral ECG/EEG/EMG, potenciales evocados, variabilidad de la frecuencia cardíaca (HRV).
EMC / CumplimientoEmisiones conducidas/radiadas (CISPR 16, FCC Parte 15) — detector quasi-pico obligatorio.

Analizador de Onda vs. Analizador de Espectro

  • Analizador de onda: Filtro sintonizado único, barrido secuencial. Alto rango dinámico en RBW estrecho. Ideal para **medición de un solo tono de precisión** (THD, SINAD, niveles armónicos).
  • Analizador de espectro (Barrido/FFT): Banco de filtros en paralelo (FFT) o barrido rápido. Mayor ancho de banda instantáneo. Ideal para **vigilancia de banda ancha, captura de transitorios, análisis de señales moduladas**.
  • Convergencia moderna: Analizadores de señales (Keysight MXA, Rohde & Schwarz FSW) combinan ambos: SA barrido + FFT en tiempo real + personalidad de analizador de onda (medición selectiva).

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Amplificadores y preamplificadores