さまざまなタイプの信号用のスペクトラムアナライザがありますが、この記事では主に無線周波数（RF）スペクトラムアナライザに焦点を当てます。
RFスペクトラムアナライザとは何ですか？
RFスペクトラムアナライザは、横軸（x軸）に表示される周波数に対して、縦軸（y軸）に表示される振幅を測定することによって入力信号のスペクトルのパワーを測定する、広く使用されているテスト機器です。 ）。出力は周波数領域で表示されます。アナライザから取得した信号情報を使用して、存在する信号のタイプを識別し、それらの周波数、周波数レベル、および振幅を測定できるため、回路のモジュールまたはシステムのRFパフォーマンスに関する洞察を提供するのに効果的です。さらに、支配的な周波数、電力、歪み、高調波、帯域幅など、信号の他のスペクトル成分を観察できます。
スペクトラムアナライザの種類は何ですか？
一般に、スペクトラムアナライザは、スイープチューンドスペクトラムアナライザとFFTスペクトラムアナライザの2つのタイプに分類されます。ただし、スペクトラムアナライザは、長年にわたってさまざまなフォームファクタで進化し、テクノロジーを継続的に進歩させてきました。フォームファクタに関係なく、特定の信号の周波数スペクトルを分析するという主な目的を果たします。以下は、スペクトラムアナライザのさまざまなタイプとフォームファクタであり、それぞれがさまざまな用途とアプリケーションを対象としています。
スイープスペクトラムアナライザ。 スーパーヘテロダインスペクトラムアナライザとしても知られるスイープタイプは、従来の最も古い形式のスペクトラムアナライザです。古いモデルはアナログ技術に依存しており、長年にわたってスペクトル分析テストの基盤として機能してきました。これらのモデルのほとんどはすでに時代遅れであり、デジタル技術を使用する最新のタイプの掃引スペクトラムアナライザに置き換えられています。
デジタルFFT（高速フーリエ変換）スペクトラムアナライザ。 名前が示すように、このタイプのスペクトラムアナライザはデジタル技術を使用しており、FFT技術を使用してアナログ信号をデジタル形式に変換します。一言で言えば、FFT技術は、数学的なプロセスを使用して、波形をその周波数スペクトルの成分に変換します。
リアルタイムスペクトラムアナライザ。 このFFTベースのスペクトラムアナライザは、スイープタイプとFFTタイプのハイブリッドです。スーパーヘテロダイン技術を使用して、最初に信号をより低い周波数に変換し、次にFFT技術を使用して信号を分析します。 FFTの操作はリアルタイムで迅速に行われ、計算されたRFスペクトルにギャップや情報が失われることはありません。さらに、このタイプのスペクトラムアナライザは、（オシロスコープの場合と同様に）時間領域で入力信号をサンプリングし、FFTアルゴリズムを使用してそれらを周波数領域に変換できます。周波数の全帯域を一度にキャプチャして分析し、スペクトルを表示します。
PXIスペクトラムアナライザ。 PXIは、PCI eXtension Instrumentationに基づく標準であり、テスト計測、データ取得、および制御に広く使用されています。名前が示すように、このタイプのスペクトラムアナライザはPXI規格に基づいているため、PXIラックに組み込むことができます。
USBスペクトラムアナライザ。 このタイプのスペクトラムアナライザは、スペクトラムアナライザソフトウェアを使用して、データを分析、保存、表示、および再生します。ソフトウェアは、デバイスがUSBポートを介して接続されているコンピューターにインストールされます。取得ハードウェアのみを購入する必要があるため、これはベンチトップスペクトラムアナライザよりもポータブルで費用効果が高いです。
ハンドヘルドスペクトラムアナライザ。 これは、無線または無線送信を監視したり、スペクトルの特性をチェックしたりする場合に便利です。小型のハンドヘルドフォーマットで製造されたこのタイプのスペクトラムアナライザは、大型のスペクトラムアナライザと同じパフォーマンスと機能を備えていません。
ネットワークスペクトラムアナライザ。 このタイプのスペクトラムアナライザは、イーサネットポートを介してネットワークに接続されています。ネットワーク全体のデバイスを監視します。これは、地理的に分散したデバイスの監視に役立ち、通常はクラスターにインストールされて、監視対象のデバイスの地理全体をカバーします。したがって、地理が大きいほど、より多くのスペクトラムアナライザが必要になります。
スペクトラムアナライザは何に使用されますか？
スペクトラムアナライザは、主に電子工学研究所でRF性能のテストと検証に使用されます。それらは主にRF設計、一般的な電子回路設計、電子機器製造、基本サービスと修理、および現場での設置とサービスで利用されます。[1]
スペクトラムアナライザが実験室で使用される一般的なタスクは次のとおりです。
- 変調信号が干渉を引き起こす可能性があるかどうかのチェック
- ノイズや歪みの有無を確認する
- 信号が正しい周波数帯域にあるかどうかを確認します
- 信号に関する一般的な問題の調査
- 測定力
- 信号の位相ノイズの測定
- 測定周波数
- undertaking EMI & EMI measurements
- 異なる周波数のレベルを相互にプロットする
ラボの外では、スペクトラムアナライザには、ワイヤレスネットワークのデバッグ、変調/エンコード技術のテスト、無線信号の監視、アンテナパフォーマンス、RF増幅器のゲイン、信号帯域幅、帯域幅のチェックなど、多くの実用的な用途があります。たとえば、モバイルネットワークの分野では、干渉を特定して排除するのに非常に役立ちます。特に、ハンドヘルドスペクトラムアナライザは、モバイルネットワーク事業者が干渉ハンティングのために使用し、ネットワーク信号の確立と維持を支援します。
また、天文学、地質学、生化学などの他の科学分野でも使用されています。一例として、スペクトラムアナライザは、分光分析の分野で光のスペクトルパターンに基づいて材料の化学組成を分析するために使用されます。
スペクトラムアナライザには多くの用途がありますが、すべての人に役立つツールではありません。デバイスを操作するには、それがどのように機能し、信号の特性をどのように解釈するかを理解している専門家が必要です。それにもかかわらず、それはエレクトロニクスの分野だけでなく他の科学の分野でも幅広い用途を持つ不可欠な試験機器です。
出典：
スペクトラムアナライザとは：RFスペクトラムアナライザ 、Electronics-Notes.com