スペクトラムアナライザ

 

スペクトラムアナライザ


スペクトラムアナライザとは

電気に関する計測や評価をする際に、さまざまな機器が使われますが、電気信号や電磁波に関する周波数と電力を測定する、スペクトラムアナライザも重要な電気計測器として使用されています。スペクトラムアナライザは、周波数ごとの強度を分析し、2次元表示させる計測器です。電気信号のみを計測するオシロスコープのように、周期的に画面上の左から右に表示される情報が更新されていきますが、独自のグラフ表示が用いられ、見た目は大きく異なります。電力の測定精度は、電力を専門に測定する電力計には及びませんが、周波数と電力を同時に計測することで、他の計測器では分からない高調波、位相ノイズ、ひずみ、変調などについて分析することができます。スペクトル分析器や略してスペアナとも呼ばれることもあり、電気信号や電磁波を扱う仕事をする会社など、特に無線関係の作業を行うのであれば必要不可欠の計測器です。
具体的な用途は、無線関係の機器の開発や検査、保守、修理などに使われることが多くなっています。送信される電波や電気信号、不要な電波であるスプリアスなどを計測し、機器が目的の性能を実現できるように作業します。それ以外にも、フィールド試験で電界強度の計測や、外部からの妨害電波による影響を調べるEMC測定でのノイズレベルの調査をしたり、信号発生器であるトラッキングジェネレータと一緒に使ったりすることもあります。他の測定器ではできない機能もたくさんありますので、内容や使い方などをよく理解しておかなくてはならない計測器の一つです。

「スペクトラムアナライザ」の一覧の中で、よく見て頂いている中古計測機は
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スペクトラムアナライザ中古計測機器一覧

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コード機材名称型番メーカー名詳細お問合せ
3k0014ESA-Eスペクトラム・アナライザE4405B/B75,STDKeysight (Agilent)
3k0017スペクトラムアナライザ/シグナルアナライザMS2830A/002,043Anritsu
3k0016マイクロ波コンパクトスペクトラムアナライザMS2723C/0009,19,31,42,43,62,63Anritsu
3k0009ポータブル・トラッキング・ジェネレータ85640AKeysight (HP)
3k0001FFTダイナミック・シグナル・アナライザ35670A/1C2,1D0,1D1,1D2,1D3,1D4,AY6,UFC,UFFKeysight (Agilent)
3k0020リアルタイム・スペクトラム・アナライザ テクトロニクスRSA3408A/02,03,21Tektronix
3k0019RFスペクトラム・アナライザ(BSA)N9320B/G01Keysight (Agilent)
3k0018スペクトラムアナライザMSA458MICRONIX
3k0047ハンドヘルド・ケーブル/アンテナ・テスタN9330BKeysight
3k0048ハンドヘルド・ケーブル/アンテナ・テスタN9330B/F40Keysight (Agilent)
3k0425ダイナミック・シグナル・アナライザ3562AKeysight (HP)
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コード機材名称/型番/メーカー名詳細
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3k0014ESA-Eスペクトラム・アナライザ
E4405B/B75,STD
Keysight (Agilent)
3k0017スペクトラムアナライザ/シグナルアナライザ
MS2830A/002,043
Anritsu
3k0016マイクロ波コンパクトスペクトラムアナライザ
MS2723C/0009,19,31,42,43,62,63
Anritsu
3k0009ポータブル・トラッキング・ジェネレータ
85640A
Keysight (HP)
3k0001FFTダイナミック・シグナル・アナライザ
35670A/1C2,1D0,1D1,1D2,1D3,1D4,AY6,UFC,UFF
Keysight (Agilent)
3k0020リアルタイム・スペクトラム・アナライザ テクトロニクス
RSA3408A/02,03,21
Tektronix
3k0019RFスペクトラム・アナライザ(BSA)
N9320B/G01
Keysight (Agilent)
3k0018スペクトラムアナライザ
MSA458
MICRONIX
3k0047ハンドヘルド・ケーブル/アンテナ・テスタ
N9330B
Keysight
3k0048ハンドヘルド・ケーブル/アンテナ・テスタ
N9330B/F40
Keysight (Agilent)
3k0425ダイナミック・シグナル・アナライザ
3562A
Keysight (HP)
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2種類に分類できるスペクトラムアナライザ

スペクトラムアナライザは、同調掃引方式とFFT方式の2種類に大別できます。同調掃引方式はバンドパスフィルターの中心周波数を掃引して、計測する方式です。計測器ではフィルターの周波数は固定されて変更することはできないので、ローカルオシレータの周波数を使って、掃引同調動作と等価的な結果を出しています。同調掃引は、ローカルオシレータの周波数によって周波数の範囲を決めるために、高周波の広帯域スペクトラムでも1回の掃引で計測できるのがメリットです。さらに、周波数の信号によって利得の調節も可能となっているので、ダイナミックレンジが広くなっています。ただし、フィルターの周波数を変更する必要があるため、計測している間に大きな変化をする信号には対応し切れない面もあります。
FFT方式は、最新の高速処理が可能なデジタル技術を用いた方式です。計測原理は、IFフィルターの出力をアナログデジタル変換して高速フーリエ変換を行い、時系列データを用いてスペクトラムを計測します。短時間でデータを取得して時系列信号のスペクトラムが計測できるので、大きな変化を伴う信号や、変動し続ける信号でも計測できるようになっています。しかし、IF信号を使ってスペクトラムを得るため、解析できる周波数の幅は特定の範囲に限定されてしまいます。極めて高速な処理が要求されるので、処理速度が遅かったり必要な分解能がなかったりするデジタル部品では、実現することはできません。近年はFFT方式を用いる例が増えていますが、同調掃引方式の特徴を活かして計測した方が良い場合もあります。この2種類の方式を理解して適切なものを選んで使うことで、スペクトラムアナライザが効果的に活用できます。

スペクトラムアナライザを選ぶ時の注意点

実際にスペクトラムアナライザを選んで使う時は、同調掃引やFFTといった方式だけではなく、詳細な仕様にも目を通さなくてはなりません。最初にチェックするべきは、最大周波数範囲です。最大周波数範囲によって、対応できる周波数の範囲が決まりますから、どのような周波数を測定するかを考えて製品を選ぶ必要があります。周波数に関しては、最大周波数範囲だけではなく、リアルタイムでの最大取込帯域幅も調べておかなくてはなりません。最大取込帯域幅も、計測できる周波数に影響を与える要素なので、観測対象の信号がどのようなものなのか具体的に想定しておくことが求められます。その他にも、ノイズフロアや最大入力、分解能、オプションとしてトラッキングジェネレータが使えるかなども、確認しておくようにしましょう。
性能や機能によっては自作することも可能であったり、パソコンを利用して計測したりする製品もありますが、長期間使用するのであればスペクトラムアナライザ単体で使える製品を優先して検討するべきです。計測する際に迅速な操作が要求されることもありますし、計測内容の正確性が必要なことも多くあります。値段や手軽さなどを考えると、自作やパソコンを利用した製品の方に目が行きがちですが、何のために計測するのかを考えて、適切な製品を選ばなくてはなりません。開発や評価といった作業は、対象となる製品の内容だけを重視しがちですが、用いる計測器によっても結果に大きな違いが出ることに注意をすることが大切です。

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