スペクトラムアナライザ入門：基本原理から使い方・選び方まで

スペクトラムアナライザ入門：基本原理から使い方・選び方まで

スペクトラムアナライザは、電波や音声、各種電子信号の「周波数成分」を可視化するための計測器です。オシロスコープが時間軸で波形を観測するのに対し、スペクトラムアナライザは周波数軸で信号を分析する装置であり、特に高周波（RF）やEMC測定の分野で広く活用されています。

本記事では、初めての方でも理解しやすいよう、スペクトラムアナライザの基本原理から応用例、選定のポイントまでを体系的に解説します。

 

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）は、入力信号を周波数成分に分解し、それぞれの周波数に含まれる信号の強度（パワー）を視覚的に表示する測定器です。

通常、表示画面の横軸は周波数、縦軸は信号レベル（dBm など）を示し、どの周波数帯域にどれくらいのエネルギーが含まれているかを一目で把握できます。

たとえば、無線通信機器の出力信号、スイッチング電源のノイズ、オーディオ機器の高調波成分などを「周波数の視点」で分析するのに欠かせないツールです。

 

スペクトラムアナライザの動作原理

スペクトラムアナライザは、以下の処理フローにより信号の周波数スペクトルを解析・表示します：

1. 入力信号の周波数変換（ダウンコンバート）

2. 分解能帯域幅（RBW）によるフィルタリング

3. ログアンプでのレベル検出

4. スイープと表示処理

従来はアナログ式のスーパーへテロダイン方式が主流でしたが、近年はFFT（高速フーリエ変換）方式のリアルタイム・スペアナも増えています。

 

どんな場面で使われるのか？（主な用途）

用途	具体例
無線通信の測定	Wi-Fi、Bluetooth、5G、LPWAなどの信号解析
EMCノイズ対策	電源回路やモーターから発生する放射ノイズの測定
RFデバイスの特性評価	アンプ・フィルタ・ミキサなどの周波数応答の測定
オーディオ・音響分野	高調波解析、SN比、歪率の測定
教育・実験・研究用途	周波数分析の可視化、波形解析の学習教材としての活用

 

基本操作のステップ

スペアナを使用する際の基本操作フローは次の通りです：

1. センター周波数とスパンを設定する

2. RBW／VBW（分解能帯域幅／ビデオ帯域幅）を適切に選択

3. スイープ時間や検波モード（ピーク／平均など）を設定

4. トリガやマーカ機能で解析ポイントを可視化

5. 測定結果を保存またはレポート出力

プリセットモードや自動測定機能を活用すれば、初心者でも効率よく測定を開始できます。

 

機種を選ぶ際の重要なポイント

スペクトラムアナライザを選定する際は、下記の要素を確認しましょう：

1. 周波数範囲

目的の信号帯域を十分にカバーする最大周波数が必要です。

2. 分解能帯域幅（RBW）

信号をどれだけ細かく分離できるかを決める重要な要素です。

3. DANL（表示平均雑音レベル）

小さな信号を測定するには、DANLの低さが鍵になります。

4. 位相ノイズやTOI（3次インターセプト）

高周波測定精度を評価するための重要なスペックです。

5. その他の機能

リアルタイム解析、トラッキングジェネレータ、EMIフィルタ機能など、用途に応じた拡張性もチェックしましょう。

 

測定精度を高める活用のコツと注意点

• アッテネータやダミーロードを適切に使用：過大入力による破損を防止します。

• 高品質なプローブや同軸ケーブルを使用：信号の歪みや反射を抑えるために重要です。

• 測定環境のノイズ対策も忘れずに：外来ノイズを排除するためにシールドルームや接地も活用しましょう。

 

まとめ：信号の「見える化」を実現するパートナー

スペクトラムアナライザは、信号の周波数的な“正体”を明らかにする強力な測定ツールです。高周波回路の評価はもちろん、製品開発や品質管理、トラブルシュートの現場でも活躍しています。

用途に合ったスペックと機能を備えた1台を選ぶことで、より正確かつ効率的な測定が可能になります。

T&Mコーポレーションでは、SIGLENT、OWONをはじめとする多様なスペクトラムアナライザを取り扱っており、初めて導入される方にも丁寧なご案内を提供しています。製品選定やデモ機貸出など、ぜひお気軽にご相談ください。