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いまさら聞けない 計測器の基礎
「ネットワークアナライザ」について知りたい

ネットワークアナライザとは

ネットワークアナライザは、電子回路やデバイスの高周波特性を測定するための計測器です。

主にインピーダンスや減衰量を測定し、回路の伝送特性を評価します。

ネットワークアナライザには、振幅特性のみを測定するスカラ・ネットワークアナライザ(SNA)と、振幅と位相の両方を測定するベクトル・ネットワークアナライザ(VNA)の2種類があります。特にVNAは、現代の高周波測定において広く使用されています。

ネットワークアナライザの用途

ネットワークアナライザは、主に以下のような用途で使用されます。

1. アンテナの評価

アンテナのインピーダンスマッチングや反射特性(VSWRやリターンロス)を測定することで、効率的な信号伝送を確保します。

2. フィルタの特性評価

フィルタの通過特性や減衰特性を測定し、設計通りの性能を発揮しているかを確認します。

これにより、フィルタの通過特性や反射特性を詳細に調べることができます。

3. インピーダンスマッチングの確認

高周波回路において、各デバイスや伝送路のインピーダンスを一致させるために使用されます。

インピーダンスの不整合を防ぐことで、信号の反射や損失を最小限に抑えます。

4. 材料特性の測定

材料の誘電率や透磁率などの高周波特性を測定するために使用されます。

これにより、材料の選定や設計に役立ちます。

ネットワークアナライザは、通信、レーダー、航空宇宙、電子機器など、さまざまな分野で不可欠な計測器です。

ネットワークアナライザの基本機能

1. Sパラメータの測定

  • S11:Port 1に入力された信号の、Port 1での反射係数
  • S21:Port 1から入力され、Port 2に出力された信号の伝送係数
  • S12:Port 2から入力され、Port 1に出力された信号の伝送係数
  • S22:Port 2に入力された信号の、Port 2での反射係数

2. インピーダンス測定

回路やデバイスのインピーダンス特性を測定し、インピーダンスマッチングの評価に使用されます。

3. 位相特性の測定

信号の位相遅延や進み具合を測定し、伝送線路やフィルタの位相特性を評価します。

4.スミスチャートの表示

インピーダンスや反射係数を視覚的に表示するために使用されます。

スミスチャートを用いることで、インピーダンス整合の調整が容易になります。

5. キャリブレーション

高精度な測定を行うために、測定システムの誤差を補正するキャリブレーションが必要です。

これにより、測定結果の信頼性が向上します。

ネットワークアナライザの選定ポイント

1. 周波数範囲

測定対象の製品や回路が動作する周波数帯域に対応するネットワークアナライザを選ぶことが重要です。

特に高周波数帯域を扱う場合は、広い周波数範囲をカバーするモデルが必要です。

2. ポート数

測定するデバイスの種類や測定方法に応じて、必要なポート数を選定します。

一般的には2ポートや4ポートのモデルが多いですが、複雑な測定にはそれ以上のポート数が必要になることもあります。

3. ダイナミックレンジ

ダイナミックレンジは、信号の最大出力とノイズフロアの差を示します。

広いダイナミックレンジを持つネットワークアナライザは、微弱な信号の測定や高精度な測定に適しています。

4. 測定速度

測定速度は、測定ポイント数や測定帯域幅(IFBW)によって異なります。

高速な測定が必要な場合は、測定速度の速いモデルを選ぶと効率的です。

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