Herramientas: Analizador de espectros (II)

Dado el coste del dispositivo utilizado el reloj utilizado no podemos pedir que sea muy bueno, por lo que las medidas de frecuencia hay que cogerlas un poco con pinzas.

Por ejemplo para un reloj de 100ppm (0.01% de error) a 1GHz la desviación de frecuencia sería de 100kHz, lo cual no puede parecer mucho, pero hay que tener en cuenta que los canales para la banda de 868MHz son de 25kHz con lo cual no estaríamos saltando casi 4 canales de golpe.

Para mejorar estas medidas hay varias opciones, la primera es cambiar el reloj por uno con menor desviación (un TXCO), con esto podríamos conseguir una desviación por debajo de los 10ppm (10kHz a 1GHz). El problema es que son difíciles de conseguir para todas las frecuencias (mi módulo utiliza 28.8MHz y es casi imposible de encontrar en los medios habituales).

Otra opción es utilizar un TXCO de 14.4MHz  y realizar un doblador de frecuencia como este:

Oscilador de 28.8MHz a partir de uno de 14.4MHz

El montaje anterior necesita de una fuente de tensión de 12V (lineal para no introducir demasiado ruido en el circuito). Lo cual hace que no sea una opción demasiado buena a considerar.

Calibración

Otra opción (puede ser complementaria) es la de calibrar el propio aparato... Para ello tenemos que conseguir una fuente de señal precisa y estable. También hay que tener en cuenta que la desviación de frecuencia sera una función compleja de la temperatura, la frecuencia, la tensión, el tiempo, etc.

Veamos cómo minimizar cada uno de los parámetros por separado:

• Temperatura: Para minimizar el aporte de error de la temperatura lo más sencillo es evitar corrientes de aire en el oscilador y dejarlo funcionar entre 15 y 20min antes de hacer una medida (algúnos manuales de analizadores recomiendan entre 30 y  45min). Esto permite que todo el conjunto obtenga una temperatura estable lo cual permite que no haya variaciones en la corrección de la frecuencia por culpa de cambios en la temperatura.
• Tensión: Lo ideal sería tener una tensión de 5Vdc completamente estable en el USB. Sin embargo esto será muy difícil (ya que suelen ser fuente conmutadas), una de las cosas que podríamos hacer es utilizar un hub con alimentación externa y utilizar una fuente lineal para alimentarlo.
• Tiempo: Las derivas del oscilador y del circuito con el tiempo no hay quien las minimice. Aquí no queda otra que volver a calibrar cada cierto tiempo.
• Frecuencia: La calibración más básica es el ajuste de offset. Se trata de encontrar una señal (preferiblemente estable en el tiempo) de frecuencia conocida y ajustar el receptor (el software) para que la medida coincida con la señal detectada. En la mayoría de los casos puede servir cualquier señal del espectro: emisoras de radio o televisión, señales de satélites conocidos (GPS), etc.
• Por ejemplo el programa Kalibrate ( http://thre.at/kalibrate/ ) utiliza las señales de las estaciones base de móviles (red GSM) como fuentes de calibración ( http://espectrodigital.com/foro/index.php?topic=191.0 ). 
• Sin embargo es mejor utilizar una fuente de calibración que esté cerca (en frecuencia) a la señal de interés que queremos medir. ¿Por qué utilizar una fuente cercana a las señales de interes nuestras? Si la desviación de frecuencia fuera lineal sólo tuvieramos que calibrarla en el fondo de escala (la máxima frecuencia disponible) que es donde se observaría mejor la desviación. Pero, es muy probable que esta desviación no sea lineal (todavía no he realizado las pruebas), así que para una mayor precisión es mejor corregir el offset en una zona cercana a la señal de interés.
• De todas formas calibrando el offset al principio de cada medida tendremos más que suficiente en la mayoría de aplicaciones.
  

S2

Ranganok Schahzaman

PD: Quería hacer una tabla con frecuencias fijas repartidas en el espectro, pero donde suelo trabajar la cobertura es pésima (incluso la red móvil), así que no me ha dado tiempo a más... Quizás en la próxima entrada.