Como um analisador de espectro funciona?

Escrito por j.t. barett | Traduzido por luiz neves
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Os engenheiros e cientistas que trabalham com som, rádio e outros fenômenos usam um analisador de espectros para encontrar a composição energética de um sinal. Um analisador de espectros é um dispositivo eletrônico que quebra um sinal complexo em componentes de frequência e mostra o resultado graficamente.

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Um analisador de espectro pode usar qualquer um de dois métodos de análise de um sinal. Um método físico e outro de análise numérica.

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O método físico funciona fazendo a varredura de um sinal de entrada com um filtro passa-faixa estreito. A frequência central do filtro é controlada por uma onda dente de serra, de modo que ela continuamente escaneia o sinal de entrada. A frequência de saída do filtro em qualquer dado momento será a força da energia do sinal na frequência do filtro. Quando a saída do filtro é capturada na tela de um osciloscópio sincronizado com a onda dente de serra, o resultado é uma imagem do sinal do espectro.

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O método da análise numérica envolve a conversão de seu sinal em um fluxo de dados e a realização de alguns cálculos. Com o tipo de computadores pessoais e programas disponíveis em 2009, o método da transformada rápida de Fourier, ou FFT, é comum e facilmente realizado em tempo real. O sinal é convertido para uma interface digital, e os dados digitais são, então, analisados pelo programa de FTT. O programa faz o gráfico do sinal de saída, que é o sinal do espectro.

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Diferentes analisadores de espectros possuem variações de frequências diferentes. Os analisadores de espectros audíveis trabalham na faixa de frequência do som audível. Os equipamentos de análise de espectros de radiofrequência, por sua vez, trabalham em faixas de rádio e micro-ondas, custando, consequentemente, mais.

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Os cientistas, engenheiros e técnicos podem descobrir muita coisa a partir do espectro de um sinal. Se um sinal puro, como uma onda senoidal, é passada por um circuito e sai como um sinal distorcido, um analisador de espectro mostrará claramente como isso aconteceu. Muitos harmônicos significam que a distorção é severa. Se os harmônicos são ímpares — ou seja, são múltiplos ímpares inteiros da frequência do sinal, então a distorção é a mesma entre os eixos positivo e negativo da onda. Harmônicos em número par significam que os dois eixos tem distorções diferentes. Harmônicos fracos indicam baixam distorção.

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Um técnico de som pode usar um analisador de espectro para verificar um auditório. Ele usaria um ruído rosa, um tipo de som chiado de igual energia ao longo do espectro sonoro. Tocar um ruído rosa com alto-falante, e alimentar um analisador de espectros a partir de um microfone de precisão, dirá ao técnico se o auditório é muito vivo ou estridente, ou se ele absorve muito o baixo. Ele pode então sintonizar a acústica e melhorar o som da sala.

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