スペクトラムアナライザとは？種類・RBW・DANL・リアルタイム方式と選び方

スペクトラムアナライザとは

ローデ・シュワルツの解説では、スペクトラムアナライザは選んだ範囲の信号を検出し、振幅対周波数のグラフとして表示する測定器です。周波数ピーク、高調波、干渉がどこに出ているかを見て、電子機器の特性を評価します。

時間で電圧の変化を見るオシロスコープに対して、スペクトラムアナライザは周波数の目で信号を見ます。高調波や不要な信号、干渉の周波数を調べるならスペクトラムアナライザを使います。

比較ページには、研究開発・製造検査・EMC対策・保守で使う無線周波数のスペクトラムアナライザを、種類ごとに代表の型式で載せています。オシロスコープ、ネットワークアナライザ、音や振動のFFTアナライザ、EMIレシーバは載せていません。

4つの種類

卓上型（ベンチトップ）

• 机に置いてコンセントの電源で使う
• 周波数を掃引して、広い範囲を一度に見られる
• トラッキングジェネレータやEMIのプリテストを足せる機種が多い

シグナルアナライザ

• 信号をデジタルで取り込み、スペクトラムに加えて変調や時間の変化まで解析する
• 解析帯域幅が広く、5Gや衛星通信の幅の広い信号を1回で取り込める
• 通信機器の開発や製造の評価に使う

ハンドヘルド型

• バッテリーで動き、屋外や設備の現場へ持ち出せる
• 電波の調査、基地局やアンテナの点検に使う
• ケーブルとアンテナの試験を一緒に積んだ機種もある

USB型（PC接続）

• 画面を持たず、ノートPCやタブレットにUSBでつないで動く
• PCから給電し、解析はPCのソフトで行う
• 小さいので、被測定物のすぐ近くに置ける

分解能帯域幅（RBW）⁠の⁠見⁠⁠⁠⁠方

ローデ・シュワルツの解説では、RBWは基本の測定で何よりも大事な設定です。

• 近い2つの信号を分けられるのは、RBWが2つの間隔より小さいときだけ
• RBWを10分の1にすると、ノイズフロアは約10dB下がる
• RBWを小さくすると、掃引に時間がかかる

小さな信号を見たいときはRBWを絞り、広い範囲を早く見たいときは広げます。

表示平均雑音レベル（DANL）⁠の⁠見⁠⁠⁠⁠方

• DANLは、何も入れていないときに画面に出る雑音の高さ
• 小さいほど弱い信号まで拾える
• プリアンプの有無やRBW、周波数で値が変わる

メーカーのカタログは、条件をそろえずに書いていることがあります。比べるときは、同じRBW（1Hzに換算した値など）とプリアンプの条件で書かれた数字どうしで比べます。

掃引方式とリアルタイム方式

マイクロニクスのカタログでは、2つの方式の長所と短所を次のように分けています。

掃引方式

• 周波数スパンが広く、広い範囲を一度に見られる
• トラッキングジェネレータやEMI測定の機能がある
• ときどきしか出ない信号は見逃しやすい
• 変調解析はできない

リアルタイム方式

• 取り込んだ幅の中を切れ目なく見られる
• スペクトログラムで、周波数とパワーの時間の変化を見られる
• 位相変調波のような複雑な信号の変調解析ができる
• 取り込める幅が狭い（MSA538では最大20MHz）

選ぶときに見ること

• 測りたい信号と、その高調波まで入る周波数範囲
• 小さな信号を見るなら、DANLとプリアンプの有無
• 近い信号を分けるなら、最小のRBW
• 発振器や無線の品質を見るなら、位相雑音
• ときどき出る信号を探すなら、リアルタイムの取込帯域幅
• フィルタやケーブルも測るなら、トラッキングジェネレータ
• ノイズ対策に使うなら、EMI測定の機能やソフト