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¿Qué diferencia hay entre un analizador de impedancia, un analizador de espectro y un analizador vectorial de redes?

El analizador de espectro y el analizador vectorial de redes son los instrumentos habituales en las mediciones de alta frecuencia de los componentes electrónicos. Creo que dos de las cuestiones más importantes en la medición de alta frecuencia son probablemente la impedancia y los parámetros S.

Tengo las siguientes preguntas:

  1. ¿Por qué no utilizamos el analizador de impedancia para ello?
  2. ¿Podemos utilizar un analizador de impedancia para medir la impedancia o los parámetros S?
  3. Si no podemos, ¿cuál es el problema cuando utilizamos el analizador de impedancia?
  4. ¿Se puede sustituir el analizador de impedancia por un analizador de espectro o un analizador vectorial de redes? ¿Por qué? o ¿por qué no?

Pregunta original:
El analizador de impedancia, el analizador de espectro y el analizador vectorial de redes son los instrumentos habituales en las mediciones de circuitos eléctricos a alta frecuencia. Me pregunto cuál es la diferencia entre estos instrumentos. ¿Cuáles son sus principales funciones, ventajas y desventajas?

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Un analizador de impedancia sirve para medir impedancias, que podríamos llamar resistencia de CA, ya que los inductores y los condensadores actúan como resistencias con desplazamientos de fase en CA. Pueden ser útiles para probar filtros y encontrar la ESR y ESL de todo tipo de componentes. Muchos analizadores de impedancia se utilizan para frecuencias mucho más bajas que los VNAs, pero normalmente te darán más fidelidad en las mediciones. Necesitarías un VNA bastante caro para darte información sobre la impedancia de unos pocos Hz a unos pocos kHz, pero este rango es fácil para un analizador de impedancia. Un buen analizador de impedancia probablemente también le dará el doble de dígitos significativos de precisión. Es una herramienta diferente para diferentes aplicaciones.

Un analizador de espectro es una herramienta para mostrar gráficamente las frecuencias de una señal, es exactamente como las pantallas de los ecualizadores gráficos que se encuentran en algunos sistemas HiFi, excepto que opera en las regiones de GHz. Muestra el contenido de las frecuencias, si le alimentas con una señal de 1GHz y otra de 2GHz, obtendrás dos picos a 1 y 2GHz. Un analizador de espectro por sí solo no te dará ninguna información de impedancia o parámetro S, necesitas un analizador de espectro sensible a la fase (no todos pueden medir la fase) y un generador de seguimiento adecuado para crear las frecuencias de prueba, en cuyo caso ya tienes un VNA.

Un VNA es una combinación de los dos (lo que lo hace mucho más útil que cualquiera de ellos por separado), no sólo puede mostrar el contenido de la frecuencia, sino trazar cómo la impedancia y la fase cambian con la frecuencia. Los VNA suelen tener una serie de funciones más avanzadas para hacer todo tipo de magia sofisticada de RF.

N.B. No hay que confundir un VNA con un simple "analizador de redes", que es una herramienta para analizar redes informáticas - Aunque a veces la gente se refiere a los VNA como simples "analizadores de redes", sólo los VNA tendrán conectores coaxiales en sus paneles frontales.

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