ベクトルネットワークアナライザ (VNA)
ベクトルネットワークアナライザ (VNA) は、RF（高周波）およびマイクロ波システムにおいて、デバイスや回路のSパラメータ（散乱パラメータ）を測定するための重要な測定器です。以下のような特徴があります。
基本機能
-
Sパラメータ測定：
-
S11（反射係数）：入射波に対する反射波の比率（反射特性）
-
S21（伝達係数）：入射波がどれだけ伝送されるか（挿入損失やゲイン）
-
S12（逆伝達係数）：反対方向への伝達特性
-
S22（出力反射係数）：出力側での反射特性
-
-
位相と振幅の同時測定：信号の位相や振幅を同時に測定し、ベクトルとしての電磁波の挙動を解析できます。
-
インピーダンス測定：回路やアンテナのインピーダンス特性を正確に把握できます。
-
群遅延測定：信号の遅延時間や位相遅延の評価が可能です。
応用分野
-
アンテナ評価：VSWR（電圧定在波比）、リターンロス、共振周波数の特定
-
フィルタ設計：帯域通過特性、通過帯域幅、阻止帯域幅の確認
-
RF回路設計：増幅器、ミキサー、カプラ、ダイプレクサの特性評価
-
材料測定：誘電率、透磁率、損失係数の測定
特徴
-
高精度な測定：極めて正確な振幅と位相情報を提供
-
広帯域対応：数MHzから数十GHzまでの広範囲をカバー
-
2ポートまたは4ポートモデル：複雑な回路の特性評価に対応
-
校正機能：精密な測定のためのキャリブレーション機能
主な測定モード
-
リフレクションモード：反射特性の測定
-
トランスミッションモード：伝送特性の測定
-
TDR（タイムドメインリフレクトメトリ）：伝送路の不連続点や断線の特定
-
差動モード：差動回路やバランス回路の測定
スペクトラムアナライザ
スペクトラムアナライザは、信号の周波数成分を可視化し、信号品質や干渉状況を評価するための測定器です。以下のような特徴があります。
基本機能
-
周波数スペクトル測定：
-
信号の強度を周波数軸で表示
-
単一周波数から広帯域まで対応
-
-
パワースペクトル密度（PSD）：
-
信号のパワー分布を詳細に分析
-
-
信号対雑音比 (SNR)：
-
信号とノイズの比率を評価
-
-
位相雑音測定：
-
周波数変動やノイズ特性の評価
-
応用分野
-
無線通信：基地局や携帯電話の信号品質確認
-
レーダーシステム：反射信号やドップラー効果の分析
-
EMI/EMC試験：電磁干渉や電磁適合性の評価
-
放送システム：AM/FM/TV信号の確認
特徴
-
広帯域周波数範囲：数Hzから数百GHzまで対応
-
リアルタイム分析：瞬時に周波数成分を捕捉
-
高いダイナミックレンジ：微弱信号から高出力信号までカバー
-
信号復調機能：AM、FM、PM信号の解析
主な測定モード
-
スイープモード：周波数範囲をスイープしてスペクトルを取得
-
ゼロスパンモード：特定周波数での時間軸解析
-
FFTモード：高精度な時間周波数解析
ネットワークアナライザ
ネットワークアナライザは、信号の伝送特性を測定する装置で、以下の2種類に分類されます。
1. ベクトルネットワークアナライザ (VNA)
-
信号の振幅と位相を同時に測定
-
Sパラメータ解析に特化
-
広範な周波数範囲と高精度
2. スカラネットワークアナライザ (SNA)
-
振幅のみの測定
-
簡単な挿入損失や反射測定に適している
-
コストや使いやすさで優れるが、精度はVNAに劣る
VNAとスペクトラムアナライザの違い
| 特徴 | ベクトルネットワークアナライザ (VNA) | スペクトラムアナライザ |
|---|---|---|
| 測定内容 | Sパラメータ（振幅・位相） | パワー、周波数成分 |
| 測定対象 | 回路、アンテナ、RFコンポーネント | 無線信号、EMI、ノイズ |
| 校正 | 必要（高精度測定） | 基本的には不要 |
| 応用範囲 | アンテナ、フィルタ、増幅器 | 無線通信、レーダー、EMC |
| リアルタイム性 | 通常は低い | 高速 |
| 価格 | 高価 | 比較的安価 |
このように、VNAとスペクトラムアナライザは異なる目的に応じて選択される測定器であり、RF設計や通信システムの最適化にはどちらも不可欠な存在です。