シグナルアナライザとは
シグナルアナライザとは、複雑な変調のある信号でも検出できる、シグナル測定・評価・解析機器です。
測定器における周波数レンジ全体に入ってくる信号の振幅対周波数の測定と、既知あるいは未知の信号のスペクトラムの強さを測定できます。また、測定器の中間周波数 (IF) 帯域幅内の単一周波数における入力信号の振幅および位相も測定可能です。
シグナルアナライザは、周波数ドメインのスペクトラム測定に加え、高度な時間ドメイン解析ができます。携帯電話のように複雑なデジタル変調信号の変調品質を、高度化された信号解析処理によって解析することができる測定器です。
シグナルアナライザの使用用途
シグナルアナライザは、周波数のスペクトラム解析、時間ベースでの信号解析、変調信号品質の評価などに使用されます。
1. 周波数のスペクトラム解析
シグナルアナライザは、周波数のスペクトラム解析に使用されます。特にデジタル変調波形の信号歪を表現するACLR (隣接チャンネル漏洩電力) 等の評価に有効です。
用途としては、デジタル無線システムの端末や送信機械など、RF特性の試験が挙げられます。具体的には、搬送波の周波数、チャネル帯域幅、チャネルパワー、占有帯域幅、隣接チャネル漏洩電力比などです。
また、スーパーヘテロダイン方式スペクトラムアナライザの大きな特徴であるRF帯からマイクロ波帯にわたる広帯域な周波数範囲のスプリアス、高調波まで測定可能です。
2. 時間ベースでの信号解析
シグナルアナライザは、時間ベースでの信号解析にも用いられます。入力されたRF信号をデジタルIQデータ形式に変換し、取り込み、高速デジタル処理が可能です。
したがって、変調波などの信号に対し、時間を基とする多面的な解析ができます。5G変調時のSlot毎のPvT (PowerVs Time) 波形等の解析に有効です。
3. デジタル変調信号の変調品質
シグナルアナライザは、移動体通信の世界ではお馴染みの変調精度EVMの評価や、CCDF (Complementary Cumulative Distribution Function) 評価解析等にも使用されます。
通信方式をとるデジタル変調信号は、スペクトラム特性の他に、安定な通信状態を保つ目的で変調品質を測定する必要があります。その点でシグナルアナライザは、各種のベクトル解析アプリケーションと組み合わせることで、デジタル変調信号の変調品質も測定可能です。
シグナルアナライザの原理
シグナルアナライザは、測定信号の周波数を変換しただけの状態で一定時間分のメモリを取り込みます。そして、「デジタル化して記憶」「周波数の変換」「スペクトラム等に変換」のステップを踏んで解析結果を得る仕組みです。
まず、シグナルアナライザの入力部位に入った測定信号を、周波数変換部で中間周波数 (IF) に変換します。次に、IFに変換した測定信号をデジタルデータへと変換します。そして、デジタル化した時系列波形データをすぐに内部のメモリーへと取り込みます。このデータは、別途ハードディスクに保存することも可能です。
シグナルアナライザは、高速で処理できるという利点があるだけでなく、再現性が高いことも特徴です。ミリ波 (1～10mmまでの波長領域) 、サブミリ波 (0.1～1mmまでの波長領域) など高解像度基準での分析や解析に向いています。
シグナルアナライザのその他情報
1. シグナルアナライザとスぺクラムアナライザの違い
シグナルアナライザは、変調信号の解析ができるスペクトラムアナライザです。具体的には、シグナルアナライザは、時間ベースでの信号測定や解析において非常に高度な解析が可能です。
シグナルアナライザには、スペクトラムアナライザにはない独特の信号処理手法があります。スーパーヘテロダイン方式に加えて、高速のA/Dコンバータで一度デジタル信号に変換処理し、データをメモリに取り込んで、高速処理のフーリエ変換を行う手法です。
これにより、従来のスペクトラムアナライザでは時間応答の制限の為に解析不可能であった、複雑な時間応答成分を有するLTEや5Gと言った昨今のデジタル変調波形の解析が可能となっています。
2. シグナルアナライザの価格
シグナルアナライザは、対応機能や周波数レンジによって解析に必要とされる内部のメモリやデジタル処理能力が大きく異なるため、価格帯も広い傾向にあります。 最新の変調対応モデルの場合、数百万円台が標準的な価格帯で、古い機種や限定機能モデルだと数十万円の価格帯です。
参考文献
https://dl.cdn-anritsu.com/
http://www.rf-world.jp/bn/RFW12/samples/p008-009.pdf
https://www.anritsu.com/ja-jp/test-measurement/signal-spectrum-analyzer/signal-analyzers
https://www.techeyesonline.com/