いまさら聞けない　計測器の基礎
「スペクトラムアナライザ」について知りたい

スペクトラムアナライザとは

スペクトラムアナライザ（Spectrum Analyzer）とは、目に見えない電波を周波数毎に分解し、横軸を周波数、縦軸を電力または電圧として表示する測定器です。

無線通信機器の設計・検査、電波の干渉解析、ノイズ測定などに使用されます。

スペクトラムアナライザは、主に以下のような用途で使用されます。

無線機の送信信号、受信信号を解析し、スプリアス（不要な信号成分）を検出します。

音響機器の周波数特性やノイズレベルを評価するために使用されます。

電子機器が他の機器に干渉しないかを確認するためのテストに使用されます。

ラジオやテレビの放送信号の品質を監視します。

実際の環境での電界強度を測定し、通信品質を評価します。

これらの用途により、スペクトラムアナライザは通信、放送、無線、オーディオなどの分野で幅広く活用されています。

スペクトラムアナライザの基本原理は、信号の周波数成分を分解して表示することです。主に以下の2つの方式があります。

概要：この方式では、入力信号を局部発振器（LO）の信号と混合し、中間周波数（IF）に変換します。変換された信号は狭帯域フィルタを通過し、特定の周波数成分のみを抽出します。
特徴：広い周波数範囲をカバーでき、高い分解能を持つため、詳細な周波数解析が可能です。ただし、測定に時間がかかることがあります。

概要：この方式では、入力信号をデジタル化し、FFTアルゴリズムを用いて周波数成分を解析します。これにより、短時間で広範囲の周波数スペクトラムを得ることができます。
特徴：リアルタイムでの解析が可能で、突発的な信号や変動する信号の観測に優れています。ただし、解析周波数幅が限定されることがあります。

これらの方式により、スペクトラムアナライザは信号の周波数成分を詳細に解析し、さまざまな用途で使用されています。

スペクトラムアナライザを選ぶ際に考慮すべきポイントは以下になります。

測定したい信号の周波数範囲に対応しているか確認します。広い周波数範囲をカバーするアナライザが必要な場合もあります。

分解能帯域幅が小さいほど、細かい周波数成分を詳細に測定できます。高精度な測定が必要な場合は、RBWの小さいモデルを選定する必要があります。

微弱な信号を検出するための感度が重要です。高感度なアナライザは、ノイズレベルの低い信号も正確に測定できます。

突発的な信号や変動する信号を観測する場合は、リアルタイムスペクトラムアナライザが適しています。