スペクトラムアナライザとは
スペクトラムアナライザは、選択された周波数範囲で信号パワー（振幅）を測定およびプロットする、広く使用されているテスト装置です。最も一般的な意味では、既知および未知の信号のパワーと周波数を測定するためのツールです。ネットワークや信号の挙動を幅広く評価するために、さまざまな製品が開発されてきました。また、出力信号の周波数および帯域幅と、受信した入力とを比較することもできます。
スペクトラムアナライザで観測されるスペクトラムコンポーネントには、支配的な周波数、高調波、パワー、歪み、およびノイズフロアが含まれます。一般的なアプリケーションには、無線周波数 (RF) 信号解析、電子回路の設計とテスト、オーディオエンジニアリング、光ファイバーネットワークのアクティベーションとメンテナンスなどがあります。高度なデジタルテクノロジーにより、リアルタイムスペクトラムアナライザは一時的な、あるいは見つけにくいイベントをキャプチャできます。プログラム可能なテストルーチン、スペクトラム記録、および直感的なタッチスクリーンディスプレイは、最新世代のハンドヘルド型計測器の特徴です。
100 年以上前に最初のスイープチューンアナライザが登場して以来、テクノロジーは徐々に進化してきました。高速フーリエ変換 (FFT) アナライザを可能にしたデジタルアーキテクチャは、最終的に、サンプリングギャップや「ブラインドスポット」のない真のリアルタイムスペクトラム解析 (RTSA) を実現しました。現在利用可能なスペクトラムアナライザのフォームファクタと種類には、考えられるあらゆるサイズ、形状、および複雑さのレベルのものが含まれます。VIAVI は、どのアプリケーションでも、テスト、メンテナンス、およびトラブルシューティングアクティビティをサポートする幅広いソリューションを開発してきました。
ベンチトップ型
開発/設計と製造環境向けのベンチトップ型 AC 電源アナライザーは、通常、大型機器用の標準的な 19 インチラックまたは卓上設置用に設計されています。卓上型モデルの利点と機能には、より高い計算能力と、モジュール、ポート、ノブ、ボタン、およびディスプレイに使用できるスペースなどがあります。ラボの完全なスペクトラムアナライザは、オシロスコープやその他のハイエンド機器と組み合わせて使用されることがよくあります。
ポータブル型
アプリケーションの数が増えるにつれて、携帯性と耐久性が重要になってきます。ポータブル型スペクトラムアナライザは通常、15 ポンド未満のバッテリー駆動または充電式であり、フィールドでの使用に最適化されています。コンパクトなスペクトラムアナライザには、多くの場合、耐久性が高く、画面のまぶしさの低減、耐候性、統合されたハンドルなどの機能が組み込まれています。
ハンドヘルド型
手のひらに収まる新しいクラスの小型スペクトラムアナライザが現実のものになっています。内部設計とコンポーネントのパフォーマンスは進歩していますが、これらの超小型ユニットは通常、高性能ツールである必要はないため、機能セット、周波数範囲、および精度に関して制限があります。ハンドヘルド型スペクトラムアナライザの代表的な用途には、無線通信の干渉追跡やフィールドでの信号の位置特定などがあります。
統合
ラップトップコンピュータやタブレット、スマートフォンの処理能力、メモリー、ディスプレイ機能を最新のスペクトラムアナライザと連動させることができます。このため、高度な測定機能を割り当て、精度・帯域幅・レンジを最適化することができます。この汎用性は、ソフトウェアのアップグレード、レポート作成、ストレージにも活用できる統合型デバイスの接続性を備えた、新しいクラスのアナライザーの到来を告げるものです。
最高のスペクトラムアナライザ技術を利用するアプリケーションのリストは、ツールがより汎用でコンパクトになるにつれて増え続けています。実験室および製造環境では、RF 波、光波、または音波を生成する（または敏感な）製品を設計、特性評価、およびテストするために使用できます。モノのインターネット (IoT) を介して、事実上すべてのデバイスにワイヤレス機能を追加することで、フィールドテストのアプリケーションは無限に広がります。
光スペクトラム解析：光には固有の周波数と強度の両方があるため、スペクトラムアナライザは、多数の光源からの光スペクトラムとパワーを研究するための完璧なツールです。通信業界の光ネットワークは、スペクトラム解析の機能によって実現およびサポートされています。高密度波長分割多重（DWDM）や再設定可能な光アドドロップマルチプレクサ（ROADM）などの光伝送技術は、検証する必要のある波形の精度と完全性に依存しています。
- 製造テスト慣行は、さまざまな光学コンポーネントおよびシステム向けに進化してきました。汎用ツールは、パッシブコンポーネント、ソースレーザー、および増幅器の設計、テスト、および製造に使用されます。高解像度光スペクトラム解析（OSA）テストモジュールは、変調 DWDM 伝送システムや複雑な光源などの製品の微細な波長特性を定量化し診断します。
- OSA のフィールドテストアプリケーションは、以前は高速メトロ/長距離ファイバーの展開でのみ見られた DWDM、C バンド伝送や狭いチャネル間隔がアクセスネットワークに導入されるにつれて、拡大し続けています。チャネルあたり最大 800Gb/秒の速度での光信号対雑音比（OSNR）は、サービスプロバイダー、コントラクター、およびネットワーク機器メーカー（NEM）にとって、すべての光チャネルのパフォーマンスを同時に評価したり、ライブネットワークの問題をトラブルシューティングしたりするための貴重なテストメトリックスです。
RF スペクトラム解析：Wi-Fi 使用の増加と 5G の展開により、無線周波数 (RF) 分野で最先端のテクノロジーに対する必要性が顕著になっています。通信網の拡大に伴って、スペクトラムアナライザは、周波数の利用状況、干渉、無線伝送の精度などを評価します。
- 基地局の設置は、RF スペクトラム解析の古典的なフィールドアプリケーションです。5G NR テクノロジーは、ミリ波で 26 GHz 以上の高周波帯域を利用することにより、セルラー方式を未知の領域に導くことになります。時分割複信 (TDD) のような最先端の 5G 伝送モードには、特性評価とトラブルシューティングのためのパシスタンススペクトラム解析機能が必要です。基地局導入と保守用のオールインワン型のテストツールでは、OTA スペクトラム解析と干渉テスト、ファイバー検証、およびアンテナテスト機能が組み合わせられています。
- RF シールドは、MRI イメージングシステムなどの RF に敏感な機器を備えた病院やその他の会場の近くにある多くの電子機器に必要です。電磁両立性 (EMC) は、既存の有線および無線通信に影響を与える不要な放射に関係しています。専用のケーブルスペクトラムアナライザまたはメーターは、漏れ出した信号（イーグレス）および有線ケーブルネットワークへの信号漏れ（イングレス）を検出できます。
- WiFi アプリケーションは、数と複雑さが増加し続けています。2.4GHz から 60GHz までの混雑した WiFi 周波数帯域は、干渉、チャンネルオーバーラップ、容量の問題によって課題を抱えています。スペクトラム解析の力を使用して、信号強度、チャネル使用率、および RF 干渉をリアルタイムで評価できます。これらの便利なメトリックスは、オペレーターが WiFi の読み込みとパフォーマンスを最適化するのに役立ちます。
スペクトラムアナライザは何を測定しますか？
スペクトラムアナライザの動作原理の目的は、入力信号の大きさ（パワー）と周波数（波長）を特定のスペクトラム範囲にわたって測定することです。信号の周波数ドメインと時間ドメインの違いを可視化することで、これらのデバイスはオシロスコープと区別されます。また、信号対雑音比（SNR）、位相、変調の挙動に関する詳細な情報も得られます。
基本的な機能は何ですか？
スペクトラムアナライザの使用方法を学ぶことは、基本的なラジオ受信機を使用することと概念的に似ています。アップグレードされたミキサー、オシレータ、および信号強度のグラフィック表示が追加され、無線波シグニチャを定量化可能な視覚的形式に変換します。長年にわたって、テクノロジーは進化し、より多くの産業とアプリケーションをサポートするように改善されてきました。このような進歩にもかかわらず、基本的な機能と表示はほとんど代わりません。
スペクトラムアナライザはどのように使用しますか？
初期のモデルから使用方法はほとんど変わっていません。装置の電源をオンにして入力を選択すると、基本設定には、振幅（Y 軸）の中心周波数、スパン幅、および基準レベルが含まれます。解像度帯域幅（RBW）、ビデオ帯域幅（VBW）、およびスイープ時間の設定を使用して、画面上の測定値と結果の画像の精度を制御します。
特性
- 基本機能：測定パラメータを制御し、データの分析方法とユーザーへの表示方法を決定します。デジタルテクノロジーとクラウド接続により、より多様で便利な機能が実現し続けています。特定のアプリケーションで単に「スペクトラムアナライザは何に使われますか？」と尋ねることは、利用可能な製品や機能リストを整理するうえで、有効な方法です。
- 共通の機能：最初の商用スペクトラムアナライザには、スパン調整、周波数マーカー、スイープ時間設定などの実用的な機能がすでに組み込まれていました。ほとんどの種類のアプリケーションにも役に立つ追加機能には、ノイズマーカー、ピーク検索、トラッキングジェネレータ、マルチチャネル分析用の追加入力ポートなどがあります。
- 高度な機能：ユーザーが分析対象の信号を「聞く」ことができる RF スペクトラムアナライザ用の復調器などがあります。スペクトラムマスクとプログラム可能な位相ノイズ解析により、セットアップが簡素化され、テストルーチンが標準化されます。また、高度な機能セットには、パシスタンススペクトラム解析、干渉解析、およびタッチスクリーンディスプレイ、画像のキャプチャとリコール、テストプロセス自動化 (TPA)、クラウド接続などのソフトウェア対応機能も含まれます。
スペクトラムアナライザと比較してネットワークアナライザーとは何ですか？
どちらもエレクトロニクスおよび RF 業界で広く使用されていますが、両者の間には重要な違いがあります。スペクトラムアナライザは、電波または光波の動作と変動を測定しますが、ネットワークアナライザは、事前に構成された RF 回路内のトランジスタ、フィルタ、ミキサーなどのコンポーネントの応答を特性評価するために使用されます。この種のネットワークアナライザーはまた、コンピュータネットワークのパケットデータのキャプチャ、保存、分析に使用される強力なネットワーク監視およびデータ解析ソリューションとは形式と機能が異なります。
スペクトラムアナライザはどのように進化してきましたか？
ジェームス・マックスウェル (James Maxwell) が無線電波の無限の可能性を初めて垣間見せて以来 150 年の間に、スペクトラムアナライザは、電子機器、RF、オーディオ、および光学の分野で重要なツールになりました。過去 10 年間の新機能の爆発的な増加は、FFT ベースのモデルがアナログスイープとリアルタイムスペクトラムアナライザの区別を生み出した 1900 年代半ばに経験した進歩と同等です。自動化されたワークフロー、高解像度のカラーグラフィックス、コンパクトなデバイスに搭載された多機能能力が、より高いパフォーマンスと成功をもたらしました。