Problemario de Análisis Espectral

La forma tradicional de observar señales eléctricas es en el dominio del tiempo a través de un osciloscopio, donde parámetros como amplitud y duración de las mismas son observados. Sin embargo, las componentes en frecuencia de una señal no se visualizan en forma completa en este dominio; para caracterizarlas mejor se recurre a su información en el dominio de la frecuencia y precisamente esto es lo que se conoce como Análisis Espectral.

Básicamente el dominio de la frecuencia es una representación gráfica o matemática de la amplitud de una señal como una función de la frecuencia. En el dominio del tiempo las componentes de frecuencia de una señal se suman, mientras que, en el dominio de la frecuencia, señales complejas se descomponen en sus armónicos, así el nivel de potencia para cada uno de ellos es medido.

En la Ingeniería de Comunicaciones, para la transmisión de señales es fundamental el Análisis Espectral (ya sea que se use el espacio libre o bien un cable como medio de transmisión); así varias señales pueden enviarse por el mismo canal de comunicación, optimizando éste. Igualmente, conceptos como la Modulación y el Muestreo tienen su base en los espectros de las señales a tratar.

En aplicaciones de Síntesis de señales, el conocimiento de su espectro es básico, de esta manera es posible generar a las señales. Por ejemplo, al digitalizar una señal debe conocerse su máxima componente espectral, para así tomar adecuadamente sus muestras (cumpliendo con el Teorema de Muestreo).

En la Ingeniería Biomédica cada vez es más frecuente disponer de aparatos para manejar y analizar señales provenientes de una persona. El diseño y operación de tales aparatos se apoya en el contenido espectral de las señales a considerar.

El objetivo primario de este trabajo es servir de texto en un curso introductorio a las comunicaciones, tal es el caso de la Licenciatura en Ingeniería Electrónica; es conveniente que el alumno realice experimentos en Laboratorio, de tal forma que, en paralelo al aprendizaje teórico, el estudiante compruebe los conceptos adquiridos. Cabe mencionar que para abordar esta obra se recomienda al lector revisar los conceptos básicos de filtros y electrónica.