Proyecto Medidas Electrónicas II

Proyecto Medidas Electrónicas II
AUTOMATIZACION DE MEDICIONES CON A.E. Alumnos: Franco Trillo y Ariel Grassano

Temario: Objetivo Desarrollo del proyecto Consideraciones Generales Mediciones Automatizadas y sus características Índice de Modulación Distorsión Total Armónica (THD) Ruido de Fase Caracterización Posibles Mejoras Conclusiones 2 2

Objetivo: Automatizar las siguientes mediciones con el Analizador de Espectro: Índice de modulación de señal de AM Distorsión Total Armónica (THD) Ruido de Fase 4 4

Análisis de los procedimiento: Análisis y ensayo de los procedimientos de medición Estudio del protocolo SCPI Definición de la plataforma de desarrollo y programación Prueba del desarrollo Introducción de mejoras Caracterización final 6 6

Temario: Introducción Desarrollo del proyecto Consideraciones Generales Mediciones Automatizadas y sus características Índice de Modulación Distorsión Total Armónica (THD) Ruido de Fase Caracterización Posibles Mejoras Conclusiones 7 7

Consideraciones en las mediciones automatizadas: Modo de Barrido Único (Single Sweep) Ajuste Automático del Reference Level Ajuste Automático de la frecuencia central de trabajo. Verificación de Sobrecarga del Mezclador 8 8

Consideraciones en las mediciones automatizadas: Modo de Barrido Único (Single Sweep) Control por medio de la PC del inicio y fin de refresco de la pantalla del A.E. La modificación de un parámetro que afecte directamente a la visualización requiere refrescar la pantalla. Cada barrido disparado implica que el software espera a la finalización del mismo para continuar el procedimiento 9 9

Consideraciones en las mediciones automatizadas: Ajuste Automático del Reference Level Potencia de la señal a medir desconocida Luego de resetear el A.E. a sus valores por defecto, lleva el Reference Level a un valor elevado (40 dBm) Detecta el pico de la señal fundamental a medir y realizando sucesivos ajustes de los parámetros del AE, setea el Reference Level en el pico de la señal fundamental con un leve incremento de seguridad. 10 10

Consideraciones en las mediciones automatizadas: Ajuste de la frecuencia fundamental El ingreso de los parámetros de frecuencia por parte del operador puede no ser exacto. Se realiza un ciclo de Reducción del SPAN y detección del pico máximo de potencia. Luego de 3 ciclos, se obtiene un valor mucho mas exacto de la frecuencia fundamental de la señal a medir. 11 11

Mediciones Automatizadas – INDICE DE MODULACION EN AM: Procedimiento de Medición Parámetros de entrada: Frecuencia de la portadora Frecuencia de la Modulante Ajuste del Reference Level Ajuste de la Frecuencia Portadora Medición de la portadora Medición de la modulante. Calculo. 13 13

Mediciones Automatizadas: Índice de Modulación - Calculo Potencia del pico de señal portadora: PP Potencia del pico de señal modulante: PM Transformando las potencias en tensiones Índice de Modulación = VM / VC 14 14

Mediciones Automatizadas – DISTORSION TOTAL ARMONICA (T.H.D): Procedimiento de Medición Parámetros de entrada: Frecuencia fundamental Cantidad de armónicas a medir Ajuste del Reference Level Ajuste de la Frecuencia Portadora Verificación de sobrecarga de señal en el mezclador en la segunda armónica y ajuste Medición de fundamental y armónicas Calculo. 15 15

Consideraciones en las mediciones automatizadas: Verificación de sobrecarga de señal en el mezclador El mezclador de entrada del A.E. es un dispositivo alineal. Las señales en su salida presentarán distintos tipos de distorsiones. Se debe procurar no sobreexcitar al mezclador para que dichas distorsiones no se solapen con las distorsiones propias de la señal. Modificando el valor de atenuación de entrada del A.E. es posible verificar si se esta sobreexcitando el mezclador. 16 16

Consideraciones en las mediciones automatizadas: Verificación de sobrecarga de señal en el mezclador Medición de la segunda Armónica Aumento de la atenuación de entrada al A.E. Nueva medición de la segunda armónica. Si la diferencia de ambas mediciones difiere en: Menos de 1 dB, se repone la atenuación original y se continua con el procedimiento Mas de 1 dB, se aumenta a la atenuación original y se repite la verificación. 17 17

Consideraciones en las mediciones automatizadas: Filtrado de la fundamental Objetivo: Reducir la potencia de entrada al mezclador, posibilitando la mejora del rango dinámico del A.E. Intervención del usuario solicitada para remover la frecuencia fundamental mediante un filtrado externo de alto Q previo a la medición de las armónicas En caso de no disponer del filtro, se continua con la medición sin remover la portadora. 18 18

𝑻𝑯𝑫=𝟏𝟎𝟎× ( 𝑨 𝟐 ) 𝟐 + ( 𝑨 𝟑 ) 𝟐 +…+ ( 𝑨 𝒏 ) 𝟐 𝑨 𝟏
Proyecto Medidas Electrónicas II Consideraciones en las mediciones automatizadas: Distorsión Total Armónica - Calculo Potencia del pico de señal fundamental: A1 Potencia del pico de segunda armónica: A2 Potencia del pico de tercer armónica: A3 …….. Potencia del pico de armónica n: AN 𝑻𝑯𝑫=𝟏𝟎𝟎× ( 𝑨 𝟐 ) 𝟐 + ( 𝑨 𝟑 ) 𝟐 +…+ ( 𝑨 𝒏 ) 𝟐 𝑨 𝟏 19 19

Mediciones Automatizadas – RUIDO DE FASE: Procedimiento de Medición Parámetros de entrada: Frecuencia fundamental Offset de frecuencia a medir. Ajuste del Reference Level Ajuste de la Frecuencia Portadora Centrado en pantalla y medición del pico de la señal. Cambio del modo de detector a “Sample Detector” Medición de la potencia en la offset respecto de la señal. Calculo 20 20

Consideraciones en las mediciones automatizadas: Detector en modo Sample o Muestreo Cada pixel de la pantalla del A.E. representa a un grupo de frecuencias. Suponiendo a la señal como una infinita sucesión de puntos. Se divide a esa sucesión de puntos en franjas Cada franja será representada por un pixel de la pantalla del A.E. 21 21

Consideraciones en las mediciones automatizadas: Detector en modo Sample o Muestreo El tipo de detector utilizado, tomará un valor característico de la franja determinada y ese será el valor que tomara el pixel de la pantalla. Para realizar mediciones de ruido, se recomienda el modo Sample Detector 22 22

Consideraciones en las mediciones automatizadas: Corrección del RBW Los filtros del AE no son perfectos (Rectangulares), utilizando filtros Gaussianos. Se debe conocer el ancho de banda de ruido equivalente de dichos filtros, y luego normalizarlos a la unidad. Corrección por compresión del amplificador logarítmico El Amplificador Logarítmico de FI, tiende a amplificar mas los picos que el ruido. 23 23

Consideraciones en las mediciones automatizadas: Ruido de Fase - Calculo Potencia del pico de señal: PS Potencia de Ruido en el offset: PSB Corrección del BW Equivalente de ruido a 1 Hz: PSB (1Hz) = PSB (RBW) – 10 log10(RBW/1HZ) Corrección por amplificador logarítmico de IF PSB (1Hz) = PSB + 2,5 dB Ruido de Fase = PSB (1Hz) – PS + 2,5 dB 24 24

Caracterización de las Mediciones: Contraste de las mediciones automatizadas contra mediciones realizadas por operador en forma manual. Índice de modulación de señal de AM: Valores de Índice de modulación mayores a 0,3 % Distorsión Total Armónica: Valores de T.H.D. hasta 0,54 % Ruido de Fase: Valores de Ruido de Fase, comparables con los medidos por el procedimiento embebido en el A.E. 26 26

Posibles Mejoras a Incorporar: Promediado de mediciones. Verificar Sobrecarga del mezclador, quitando atenuación. Verificación de los parámetros ingresados. Particularmente en el THD: En el caso de realizar el filtrado de la portadora, recalculo del Reference Level en base a la segunda armónica. 28 28

Conclusiones Finales: Conocimientos adquiridos en: Operación y funcionamiento del A.E. complementando y reforzando los vistos durante el curso Protocolo de comunicaciones con el equipo para manejo remoto. Fundamentos de las mediciones realizadas y como optimizarlas. 30 30

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