Analisadores de espectro

Por mais de 50 anos, o analisador de espectro serviu como uma ferramenta de análise e medição necessária para quase todas as formas de comunicação de rádio e fibra óptica. Ao quantificar o comportamento do sinal de frequências, a análise de espectro cria a visibilidade necessária para desbloquear o potencial de infraestruturas de rede 5G sem fio.

Mantendo um compromisso inabalável com tecnologias emergentes de suporte e satisfação do cliente, a VIAVI criou um portfólio líder do mercado de analisadores de espectro óptico e de RF e acessórios em vários níveis de preço. Módulos de análise robustos de espectro integradas têm precisão superior estendida e conjuntos de recursos para laboratórios e para o campo.

O que é um analisador de espectro?

O analisador de espectro é um dispositivo de teste amplamente utilizado que mede e marca a potência do sinal (amplitude) em um range de frequência selecionado. No sentido mais geral, é uma ferramenta para medir a potência e frequência de sinais conhecidos e desconhecidos. Com um amplo range de analisadores de espectro, um amplo range de comportamento de rede e sinal pode ser avaliado. As frequências e larguras de banda dos sinais de saída também podem ser comparadas à entrada recebida. 

Os componentes espectrais observados com um analisador de espectro incluem a frequência dominante, harmônicos, potência, distorção e ruído. As aplicações comuns incluem análise de sinal de radiofrequência (RF), design e teste de circuito eletrônico, engenharia de áudio e ativação e manutenção de rede de fibra óptica. A tecnologia digital avançada permite que o analisador de espectro em tempo real capture eventos transitórios ou elusivos. Rotinas de teste programáveis, gravação de espectro e telas touch intuitivas são características da última geração de analisadores de espectro compacto. 

Tipos de analisadores de espectro

A tecnologia evoluiu gradativamente desde que os primeiros analisadores de ajuste rápido surgiram há mais de 100 anos. A arquitetura digital que viabilizou o analisador Fast Fourier Transform (FFT) originou, finalmente, a análise do espectro em tempo real (RTSA) sem lacunas de amostragem ou “pontos cegos” no tempo. Os fatores de forma e tipos de analisador de espectro disponíveis hoje incluem todos os tamanhos, formatos e níveis de complexidade concebíveis. Para cada aplicação específica, a VIAVI desenvolveu uma gama de soluções que suportam atividades de teste, manutenção e troubleshooting.  

Analisador de espectro de bancada
Os analisadores alimentados por CA para ambientes de laboratório e fabricação são normalmente projetados para uma instalação padrão de rack ou mesa de 19 pol. para equipamentos maiores. Os benefícios e recursos dos modelos de bancada incluem maior poder de computação e espaço disponível para módulos, portas, knobs, botões e displays. Um analisador de espectro completo no laboratório é frequentemente usado em conjunto com um osciloscópio ou outro equipamento de ponta. 

Analisador de espectro portátil
Conforme o número de aplicações do analisador de espectro de campo continua a crescer, aumenta a importância da portabilidade e durabilidade. Geralmente, o analisador de espectro portátil é operado por bateria ou recarregável, abaixo de 7 kg (15 lbs), e otimizado para uso no campo. Os analisadores de espectro compactos são muitas vezes robustos, incorporando recursos como redução de brilho da tela, impermeabilização e alças integradas.  

Analisador de espectro compacto
Uma nova classe de analisador de espectro pequeno que pode caber na palma da sua mão agora é uma realidade. Apesar dos avanços no design interno e desempenho dos componentes, essas unidades ultracompactas normalmente não precisam ser ferramentas de alto desempenho e, portanto, são limitadas em relação a conjuntos de recursos, range de frequência e precisão. Usos típicos do analisador de espectro compacto incluem rastreamento de interferência em comunicação sem fio e localização de sinal no campo. 

Analisador de espectro integrado
O poder e a flexibilidade de laptops, tablets e smartphones podem trabalhar facilmente em conjunto com analisadores de espectro. Aproveitando as capacidades de processamento, memória e display de um notebook ou tablet, os recursos de medição do analisador de espectro “caixa preta” podem ser dedicados a otimizar a precisão, a largura de banda e o range. Essa versatilidade sinaliza uma nova classe de analisadores com a conectividade do dispositivo aproveitada para atualizações de software, relatórios e armazenamento. 

Casos de uso do analisador de espectro da VIAVI 

A lista de aplicações que utilizam a melhor tecnologia de analisador de espectro continua a crescer conforme as ferramentas tornam-se mais versáteis e compactas. Em ambientes de laboratório e produção, elas podem ser usadas para projetar, caracterizar e testar qualquer produto que gere (ou seja sensível a) ondas de RF, ópticas ou sonoras. Com a capacidade sem fio em praticamente qualquer dispositivo pela internet das coisas (IoT), as aplicações para testes de campo são ilimitadas. 

• Análise de espectro óptico: uma vez que a luz tem frequência e intensidade inerentes, o analisador de espectro é a ferramenta perfeita para o estudo de espectros ópticos e potência de várias fontes de luz. As redes ópticas no mercado de telecomunicações são habilitadas e suportadas pelas capacidades de análise de espectro. As tecnologias de transmissão óptica, incluindo multiplexação densa por divisão de onda (DWDM) e multiplexadores ópticos add-drop reconfiguráveis (ROADM) dependem da precisão e integridade da forma de onda que devem ser verificadas.  
  • As práticas de teste de fabricação evoluíram para uma ampla linha de componentes e sistemas ópticos. Ferramentas de uso geral são usadas para projetar, testar e fabricar componentes passivos, lasers de fonte e amplificadores. Os módulos de teste de análise de espectro óptico (OSA) de alta resolução quantificam e diagnosticam recursos de comprimento de onda finos para produtos como sistemas de transmissão DWDM modulados e fontes ópticas complexas.  
  • As aplicações de teste de campo para OSA continuam a crescer à medida que o DWDM, a transmissão de banda C e o espaçamento estreito de canais, vistos anteriormente apenas em implantações de fibra metropolitana/longhaul de alta velocidade, são encontrados nas redes de acesso. Em velocidades de até 800 Gb/s por canal, a taxa de sinal óptico para ruído (OSNR) é uma métrica de teste valiosa para provedores de serviços, contratados e fabricantes de equipamentos de rede (NEMs) para avaliar o desempenho de todos os canais ópticos simultaneamente ou executar o troubleshooting de rede ao vivo.      
• Análise de espectro RF: o uso crescente de Wi-Fi e o lançamento do 5G destacaram a necessidade de uma tecnologia de última geração no campo de radiofrequência (RF). Conforme as redes de telecomunicação crescem, os analisadores de espectro avaliam a utilização de frequência, interferência e precisão da transmissão e interferência sem fio.  
  • As instalações de torres celulares são uma aplicação de campo clássica para análise de espectro de RF. A tecnologia 5G NR leva a telefonia celular a territórios desconhecidos, utilizando bandas de alta frequência acima de 26 GHz na faixa de ondas milimétricas. Os modos de transmissão 5G de ponta, como o duplex por divisão de tempo (TDD), exigem recursos de análise de espectro de persistência para caracterização e troubleshooting. Ferramentas de teste completas de instalação de redes móveis e manutenção combinam análise de espectro no ar com teste de interferência, validação de fibra e recursos de teste de antena.  
  • A blindagem de RF é necessária para muitos dispositivos eletrônicos nas proximidades de hospitais e outros locais com equipamentos sensíveis a RF, como sistemas de imagem de RM. A compatibilidade eletromagnética (EMC) está relacionada a emissões indesejadas que influenciam as comunicações com rede cabeada e sem fio existentes. Um analisador ou medidor de espectro de cabo construído especificamente pode detectar sinais de fuga (saída) e fuga de sinal em redes cabeadas (entrada). 
  • Os aplicativos Wi-Fi continuam a crescer em número e complexidade. Bandas de frequência Wi-Fi saturadas variando de 2,4 GHz a 60 GHz são desafiadas por interferência, sobreposição de canais e problemas de capacidade. O poder da análise de espectro pode ser usado para avaliar a força do sinal, a utilização do canal e a interferência de RF em tempo real. Essas métricas úteis ajudam os operadores a otimizar o carregamento e o desempenho do Wi-Fi. 

Informações básicas e perguntas frequentes sobre analisadores de espectro 

• O que um analisador de espectro mede? 
  Os analisadores de espectro medem a magnitude (potência) da entrada de sinal vs. frequência (comprimento de onda) em um determinado range de espectro. O princípio de trabalho do analisador de espectro distingue esses dispositivos dos osciloscópios, fornecendo visibilidade no domínio de frequência vs. o domínio de tempo de um sinal. Eles também oferecem informações detalhadas sobre a relação sinal-ruído (SNR), fase e comportamento de modulação. 
• Qual é a funcionalidade básica do dispositivo? 
  Aprender a usar um analisador de espectro é semelhante, em teoria, ao uso de um receptor de rádio básico. Com a adição de um misturador, oscilador e display gráfico da intensidade do sinal atualizados, o analisador de espectro traduz as assinaturas de ondas em um formato visual quantificável. Ao longo dos anos, a tecnologia evoluiu e melhorou para dar suporte a mais mercados e aplicações. Apesar desse progresso, a funcionalidade básica e o display permaneceram semelhantes.   
• Como você usa um analisador de espectro? 
  O uso mudou muito pouco desde os primeiros modelos. Uma vez que o equipamento foi ligado e uma entrada foi selecionada, as configurações básicas incluem a frequência central, a largura do intervalo e os níveis de referência para a amplitude (eixo y). As configurações da resolução de banda (RBW), largura de banda de vídeo (VBW) e do tempo de sweep são usadas para controlar a precisão das medições e da imagem resultante na tela.  
• Características básicas 
  As características básicas das soluções do analisador de espectro controlam os parâmetros de medição e determinam como os dados são analisados e apresentados ao usuário. A tecnologia digital e a conectividade em nuvem continuam a permitir recursos mais diversos e úteis. Simplesmente perguntando: “Para que um analisador de espectro é usado?” em uma determinada aplicação é uma boa maneira de classificar o volume de produtos disponíveis e listas de recursos.  
  • Características comuns: Os primeiros analisadores comerciais de espectro já incorporavam recursos práticos como capacidade de ajuste da amplitude, marcadores de frequência e configurações de tempo de sweep. Recursos adicionais úteis para praticamente qualquer tipo de aplicação incluem marcadores de ruído, busca de pico, geradores de rastreamento e portas de entrada adicionais para análise multicanal. 
  • Características avançadas incluem demoduladores de analisadores de espectro de RF que permitem que o usuário “ouça” o sinal que está sendo analisado. Máscaras espectrais e análise programável de ruído de fase simplificam a configuração e padronizam rotinas de teste. Os conjuntos de recursos avançados também incluem análise de espectro de persistência, análise de interferência e recursos habilitados para software, como telas touch, captura e recuperação de imagem, automação de processo de teste (TPA) e conectividade de nuvem. 
• O que é um analisador de rede vs. um analisador de espectro? 
  Embora ambos sejam amplamente usados nos mercados eletrônicos e de RF, há diferenças importantes entre eles. O analisador de espectro mede o comportamento e a variação de ondas de rádio ou luz e o analisador de rede é usado para caracterizar a resposta de componentes como transistores, filtros e misturadores dentro de um circuito de RF pré-configurado. Esse tipo de analisador de rede também é separado em forma e função das poderosas soluções de monitoramento de rede e análise de dados usadas para capturar, armazenar e analisar dados de pacotes de rede de computadores.  
• Como os analisadores de espectro evoluíram? 
  Nos 150 anos desde que James Maxwell nos deu nosso primeiro vislumbre do potencial ilimitado das ondas de rádio, o analisador de espectro tornou-se uma ferramenta importante nos campos da eletrônica, RF, áudio e óptica. A explosão de novos recursos e funcionalidades ao longo da última década está em linha com o desenvolvimento visto em meados da década de 1900, quando os modelos baseados em FFT criaram a distinção de analisador de espectro analógico vs. analisador de espectro em tempo real. Fluxos de trabalho automatizados, gráficos coloridos de alta definição e recursos multifuncionais em dispositivos compactos posicionaram o analisador de espectro para uma nova era de desempenho e sucesso.  
  
  O portfólio VIAVI de analisadores de espectro óptico e RF exemplifica e acelera essa evolução. Analisadores de espectro portáteis robustos e prontos para 5G e soluções específicas para cada blindagem, Wi-Fi e aplicação de sistema óptico fornecem a chave para desbloquear todo o potencial da tecnologia atual e revelar interferência e dados de desempenho invisíveis.