Los sistemas digitales de RF están poniendo de relieve las limitaciones de las herramientas tradicionales de prueba de RF, aunque los nuevos instrumentos quese están desarrollando permiten descubrir problemas inesperados, realizar disparos selectivos y capturar esas señales en la memoria. Esta capacidad proporciona un análisis completo multi-dominio y con correlación en el tiempo, ofreciendo una percepción única del comportamiento de la señal y permitiendo la detección rápida de anomalías y aberraciones.
RiRck King, Vicepresidente de la división de Analizadores de Espectro de Tiempo Real de Tektronix (Traducido por Juan Ojeda. Departamento comercial de AFC Ingenieros)


Los avances en el procesamiento digital de la señal (DSP), combinados con los grandes pasos que se han dado en las tecnologías de conversión A/D y D/A, han ayudado a crear una nueva clase de sistemas digitales de RF que están formando la base de la siguiente generación de las redes de comunicaciones.
Las técnicas y las tecnologías digitales de RF forman cada vez más parte del corazón de los sistemas modernos avanzados de LANs inalámbricas, RFID, teléfonos celulares, sistemas de comunicaciones vía satélite y militares y las aplicaciones de radar.
La explosión de la RF digital ha creado un entorno de tecnología altamente complejo. En un espectro muy poblado de señales de RF, éstas deben utilizar técnicas variables en el tiempo para evitar interferencias y para asegurar un funcionamiento sin problemas. Para mejorar las prestaciones y la eficacia espectral, los dispositivos digitales de RF emplean señales que cambian de un instante al siguiente, incluyendo algunos que realizan saltos de frecuencias y otros con señales pulsadas que pasan rápidamente de estados activos a inactivos.

Problemas de colisión e interferencia
Con incontables dispositivos transmitiendo simultáneamente dentro de un espectro limitado de radiofrecuencia, pueden ocurrir frecuentes problemas de colisión e interferencia. Estas colisiones causan la comunicación intermitente o con interferencias. En el mundo comercial, esto es causa de frustración para los clientes y los negocios. En el mundo militar y gubernamental, puede significar literalmente la diferencia entre la vida y la muerte.
Para evitar los problemas en los que un sistema o una red simplemente detienen su funcionamiento por sobrecarga o interferencia, se hace crítico tener la seguridad de que estos dispositivos no transmiten potencia de RF en horas indeseadas o en frecuencias indeseadas y que pueden funcionar correctamente en presencia de interferencias.
Según lo indicado arriba, no se puede continuar ignorando el dominio del tiempo en el mundo de la RF. Los dispositivos digitales modernos de RF generan las señales que están activas durante un momento, inactivas a continuación y variables en todo momento. Por lo tanto, la RF digital crea la necesidad de herramientas de prueba cuyas capacidades reflejen la naturaleza variable en el tiempo de las señales de hoy en día.

Localización de las señales espurias
El primer desafío en las pruebas consiste en descubrir la interferencia o la señal falsa; así como si es internamente generada por un dispositivo u originada externamente. Una vez que se encuentra la interferencia, ésta se debe caracterizar a fondo. La señal del interés puede tener una amplitud más baja que otras señales en la misma banda de frecuencia y puede suceder de forma poco frecuente, haciéndola muy difícil de capturar.
Para capturar y a continuación analizar estas señales, los ingenieros de RF necesitan instrumentos en tiempo real que pueden descubrir y realizar disparos en eventos intermitentes, capturarlos sin pérdida de espectros consecutivos y analizar los datos acumulados que representan el paso del tiempo.
Tradicionalmente, los analizadores de espectro de barrido y los analizadores de espectro vectoriales (VSA) eran las herramientas de prueba elegidas por los ingenieros de RF, pero estos instrumentos no están preparados generalmente para las tareas que incluyen tecnologías digitales y dispositivos de RF. Esto es debido a que esencialmente utilizan un filtro estrecho para realizar el barrido de un rango de frecuencias y así generar una sola pantalla en el dominio de la frecuencia; en otras palabras, los analizadores de espectro de barrido tradicionales pueden recopilar solamente una colección de datos sobre la actividad espectral de RF sin establecer una correlación temporal entre ellos. Incluso el analizador de barrido más rápido del mercado no es capaz de realizar la captura de muchas señales intermitentes o que sufren cambios rápidos.
Los analizadores de espectro vectoriales (VSAs) confían en técnicas de análisis post-captura y no realizan en tiempo real las tareas (tal como el disparo en el dominio de la frecuencia) que se requieren en el mundo moderno de la RF digital, donde existen señales siempre cambiantes, breves y emitidas a ráfagas. La carencia de las herramientas apropiadas ha llevado a algunos ingenieros a emplear soluciones ‘off-line’ y a menudo de cosecha propia que pueden ser ineficaces, desperdiciadoras de tiempo, complicadas y a menudo muy costosas.

Nuevas herramientas de prueba
Afortunadamente, una nueva generación de instrumentos de prueba está ahora emergiendo para enfrentarse a estos desafíos. Muchos problemas complejos están siendo iluminados por primera vez mediante la correlación simultánea del comportamiento de la señal de RF en los dominios de la frecuencia, del tiempo y de la modulación. Las nuevas herramientas pueden realizar disparos en el dominio de la frecuencia, realizar capturas de eventos transitorios, proporcionar con facilidad una correlación en el tiempo y realizar presentaciones multi-dominio en la pantalla, reduciendo espectacularmente el tiempo que los ingenieros invierten en la localización de problemas y averías.
Típico de esta nueva clase de herramientas es el analizador de espectro en tiempo real (RTSA): un instrumento que permite que los ingenieros descubran problemas inesperados, que son corrientes en la RF digital, mediante el disparo selectivo en las anomalías que ocurren en los dominios del tiempo y de la frecuencia y la adquisición de un registro temporal continuo en la memoria de una ventana de frecuencias de RF (figura 1). Esta capacidad de detectar y capturar un evento relevante del espectro permite una más útil correlación temporal y un análisis multi-dominio (tiempo, frecuencia y modulación), todo ello sin la necesidad de recapturar la señal.
Aparte de ofrecer el rango dinámico necesario, un disparo en tiempo real y plenas capacidades de captura, estos instrumentos ofrecen unas características adicionales tales como la visualización en el modo de espectrograma (figura 2), con el se presentan los cambios de la frecuencia y de la amplitud a lo largo del tiempo -durante un tiempo de muchos minutos en algunos casos. La visualización en el modo de espectrograma se puede entender como el resultado de agregar el tiempo como una tercera dimensión a la gráfica tradicional de potencia/ frecuencia de un analizador de espectro para proporcionar un análisis en el que está contenido el histórico de las medidas anteriores hechas en el dominio de la frecuencia. Los dominios de la frecuencia, del tiempo y de la modulación están reunidos en imágenes visibles correlacionadas en el tiempo, mientras que el espectrograma en sí mismo resume la visión a largo plazo, permitiendo la observación intuitiva y tridimensional del comportamiento variable de la señal con el tiempo: algo que no se considera normalmente en las pantallas tradicionales de los analizadores de espectro de barrido y de muchos analizadores de espectro vectoriales.
Otro nuevo desarrollo es el disparo mediante máscara de frecuencia, que permite a los usuarios definir las condiciones de frecuencia y amplitud (potencia) bajo las cuales el instrumento debe capturar la información de la señal. Esto permite que el usuario defina una máscara personalizable en el dominio de la frecuencia que se utiliza para realizar el disparo del analizador. La máscara permite que el usuario pueda usar la aparición o la desaparición de eventos espectrales discretos para disparar el analizador, capturar la señal y almacenar la adquisición en la memoria, incluso en el caso de que estos eventos espectrales ocurran a un nivel mucho más bajo de potencia que las señales adyacentes.
Esto proporciona mucha más capacidad y flexibilidad que un disparo tradicional por nivel y de banda ancha encontrado a menudo en los osciloscopios, los cuales disparan por potencia en cualquier frecuencia del espectro de RF. En particular, esto es muy útil para la monitorización del espectro, la caza de interferencias y la búsqueda de espurios.
Los ingenieros, en la actualidad pueden investigar rápidamente las frecuencias sospechadas o monitorizar señales de forma continua, pero adquiriéndolas solamente cuando las señales cambian. Una memoria larga les permite capturar toda la información de la señal aunque ocurra una sola vez y realizar inmediatamente un análisis completo. El evento que está siendo analizado (por ejemplo, una interferencia o una señal transitoria) puede suceder solamente una vez o muy infrecuentemente; así que, es crítico capturar toda la información la primera vez que ocurra dicho evento.
Al visualizar de una forma continua los cambios en el dominio del tiempo de la frecuencia y de la potencia, un RTSA puede solucionar muchos problemas transitorios que se extienden desde la conmutación de la modulación en los sistemas de radio definidos por software a la identificación de los pulsos anormales en transmisiones de radar y a los cambios dinámicos de la modulación durante una transmisión de WLAN.