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-140 dBc/Hzと研ぎ澄まされた位相雑音を実現

-140dBc/Hz 近傍位相雑音

研ぎ澄まされたアナログ性能・・・
アンリツは、スペクトラムアナライザの原点をみつめなおしました。

LMRなどの狭帯域無線機、各種レーダ、アナログ無線機の開発用途など、発振器を中心としたアナログ回路を評価するために、必要な1台が、このシグナルアナライザ MS2840Aです。
新規導入はもちろん、老朽化した測定器の置換に是非ご検討ください。

シグナルアナライザMS2840Aに置き換えるメリット

メリット1
ハイエンドクラスを凌駕する位相雑音性能 -140 dBc/Hz

シグナルアナライザ MS2840Aは、専用オプション(低位相雑音MS2840A-066)との組み合わせによって、近傍位相雑音性能が格段に向上しました。その性能は測定周波数 150 MHzにおいて-140 dBc/Hz(10 kHzオフセット、meas.)、1 GHzにおいても-138 dBc/Hz(10 kHzオフセット、meas.)と、ミドルクラスの価格でありながら、ハイエンドクラスをも超える優れた性能が得られます。

MS2840A-066搭載時の近傍位相雑音性能(meas.*)

 

質問:スペクトラムアナライザの位相雑音性能を良くすると何が変わるの?

答え:測定信号の”真の姿”を測定できます。

  • スペクトラムアナライザは、測定信号を周波数変換(RF信号をIF周波数に変換)して測定します。その周波数変換に使われる発振器(Local信号)の性能で測定できる信号のカタチが決まります。(図1)
  • 位相雑音性能とは、”スペクトラムの線の細さを示す指標”で、これが良くなると、スペクトラム波形を忠実にIF周波数に変換することになり、より”真の姿”を測定することができます。(図1)
図1
答え:測定信号の 真の姿 を測定できます。

 

例えば…
測定信号の近傍にスプリアスや波形の持ち上がりがあった場合、位相雑音の悪いスペクトラムアナライザでは測定できませんが、位相雑音の良いスペクトラムアナライザであれば測定できます。(図2)

図2
いままでは、近傍の位相雑音に埋もれて見えなかった波形の異常やスプリアスも見逃しません。

 

 

メリット2
レベル確度、測定スピードも改善

シグナルアナライザ MS2840Aは、当社独自の校正用発振器を内蔵することにより、旧ハイエンド製品と比較しレベル確度が向上しています。また、周波数の切替速度が早い電圧制御型発振器(VCO)と当社独自の回路技術を組み合わせることで、高速な掃引速度と優れた位相雑音性能が両立しています。

絶対振幅確度(レベル確度)比較
旧製品のスペクトラムアナライザにおけるレベル確度の定義は、「周波数応答」や、「振幅確度」などの条件について個別に決められたものでした。そのため、総合的なレベル確度を求める場合にはこれらの数値を足し合わせる必要があり、また足し合わされた数値は保証された数値ではありませんでした。
一方、シグナルアナライザ MS2840Aでは「周波数特性」、「アッテネータ切り替え誤差」、「リニアリティ」の不確かさを統合的に規格化し、これらの誤差を含んだ条件で、優れた絶対振幅確度(レベル確度)を実現・保証しています。

  MS2840A
(絶対振幅確度)
旧ハイエンド製品1
(絶対振幅確度の規定なし)
旧ハイエンド製品2
(絶対振幅確度の規定なし)
周波数特性、アッテネータ切換誤差、
リニアリティを含む
振幅確度 周波数応答 アッテネータ
不確かさ
周波数応答 アッテネータ
不確かさ
周波数
500 MHz
±0.5 dB ±0.24 dB ±0.38 dB ±0.18 dB ±1.5 dB ±0.6 dB
周波数
5 GHz
±1.8 dB ±0.24 dB ±1.50 dB ±0.5 dB ±2.6 dB
周波数
12 GHz
±1.8 dB ±0.24 dB ±2.00 dB ±0.5 dB ±3.0 dB
周波数
40 GHz
±3.0 dB ±0.24 dB ±2.50 dB ±1.0 dB ±4.0 dB

シグナルアナライザ MS2840Aは、当社独自の校正用発振器を内蔵し、基本バンドすべての周波数で校正を行うことにより周波数・アッテネータの設定を変えても優れたレベル確度で測定できます。

 

独自のレベル校正技術
従来のスペクトラムアナライザでは、周波数1ポイントだけでレベル校正を行っているため、測定する周波数が変わるだけで誤差が発生します。MS2840Aでは、広帯域校正用発振器を内蔵しており、周波数9kHz~4GHzという広帯域でレベル校正しています。9kHz~4GHzの周波数範囲において従来にない高レベル確度の測定ができます。

ブロック図(基本バンド:9kHz~4GHz)

 

レベル校正方式の異なる製品とのレベル誤差の比較(一例)

 

測定速度
生産環境においてタクトタイムをあげることは最重要課題です。
開発現場においても、いち早い製品化のために検証にかかる時間を短縮することは重要です。

昔のハイエンドクラスの製品は位相雑音性能をよくするために、特殊な発振器(YTO)を使用しています。YTOはコイルに電流を流すことで発生する磁界を利用して周波数を掃引しており、高速掃引が苦手でした。

一方、最近のシグナルアナライザは一般的な電圧制御型発振器(VCO)を使用しています。VCO発振器は高速な周波数切り替えを実現できますが、位相雑音性能はYTOに比べ悪化します。シグナルアナライザ MS2840Aでは専用に設計したシンセサイザ回路で従来からの課題であった低位相雑音と高速掃引の両立を可能にしました。

測定速度

 

スペクトラムアナライザ掃引速度の比較(測定条件:Start Freq.=0 Hz、Stop Freq.= 6GHz、RBW=VBW=1 MHz)
YTOを使用した旧機種(旧ハイエンド機)とMS2840Aの掃引速度を比較しました。旧ハイエンド機2と比較すると約1/5の掃引速度になりました。スプリアス測定など、掃引による測定が必須の場合、掃引速度を速めることはタクトタイムを短縮する上で、重要です。

MS2840A 旧ハイエンド機1 旧ハイエンド機2
2 ms 120 ms 10 ms

 

 

 

メリット3
OBWやACPなど各種無線試験機能もワンボタン実行。操作が難しかった国内スプリアス試験も簡単に実行

スペクトラムアナライザの測定パラメータなどを指定することで、規格に沿った試験がワンボタンで実行できる各種無線試験機能を標準搭載しています。
特にスプリアス・エミッション測定機能は、技術適合試験に記載されているゼロスパンによる周波数追い込み測定機能も搭載しているので、スプリアス掃引(探索法)だけでなく、手順が多く操作が難しかったゼロスパン追い込み法まで簡単に実行できます。

測定機能 標準搭載
スプリアス・エミッション
周波数カウンタ
チャネルパワー
OBW(占有帯域幅)
ACP(隣接チャネル漏洩電力)
スペクトラム・エミッション・マスク
バースト平均電力
2信号3次歪み(TOI)
CCDF/APD

スプリアス・エミッション
スプリアス(不要発射電力)測定では、ピーク検波で探索したスプリアス成分の測定値が許容値を超えた場合は、そのスプリアス成分の周波数を正確に測定するために周波数掃引幅を徐々に狭くしていき、最終的には周波数掃引幅を0 Hz(ゼロスパン)としてスプリアス振幅の平均値を測定します。この複雑な測定手順を容易に実現するために、MS2840Aのスプリアスエミッション機能では、探索だけなくゼロスパンによる測定も自動的に行うことができます。
最大20個の掃引区間(セグメント)に分けた周波数範囲にて、測定パラメータとリミットラインを指定し、それぞれの区間のピーク電力およびリミットラインに対するマージンを測定し、PASS/FAILの判定結果を表示します。

スプリアス・エミッション

 

周波数カウンタ
マーカ機能の中にある周波数カウンタ機能により、無変調波の周波数を測定します。
Gate Timeにより周波数カウンタの測定対象時間を設定できます。

周波数カウンタ

 

チャネルパワー
チャネル帯域幅のパワーを測定します。その際に、3 種類のフィルタ(Rect、Nyquist、Root Nyquist)を選択できます。
各種規格のテンプレートが内蔵されているため、パラメータを簡単に設定できます。

チャネルパワー

 

OBW(占有帯域幅)
N% モードとXdB モードのいずれかを選択して占有帯域幅を測定します。
各種規格のテンプレートが内蔵されているため、パラメータを簡単に設定できます。

OBW(占有帯域幅)

 

ACP(隣接チャネル漏洩電力)
キャリア(In-Band)に対する隣接チャネル(Offset)のパワーを測定します。In-Bandは1~12キャリアまで設定でき、画面で瞬時に切り替えられます。
各種規格のテンプレートが内蔵されているため、パラメータを簡単に設定できます。

ACP(隣接チャネル漏洩電力)

 

スペクトラム・エミッション・マスク
オフセット部を最大12 区間に分けて、測定パラメータとリミットラインを指定し、それぞれの区間のピーク電力およびリミットラインに対するマージンを測定します。判定結果は、画面左下にPASS/FAILで表示します。
各種規格のテンプレートが内蔵されているため、パラメータを簡単に設定できます。

スペクトラム・エミッション・マスク

 

バースト平均電力
タイムドメイン画面にて、2つのマーカで指定した範囲内の平均電力を表示します。測定開始位置と測定終了位置を画面で設定するだけで簡単に測定できます。
各種規格のテンプレートも内蔵しているため、パラメータを簡単に設定できます。

バースト平均電力

 

2信号3次歪み(TOI)
周波数の異なる2つのCW信号(希望波)を入力し、被測定物(DUT)の非線形特性により、希望波近傍に発生する2 信号3 次歪みから、Third Order Intercept(TOI)を算出します。

2信号3次歪み(TOI)

 

CCDF/APD
縦軸にパワー偏差の確率、横軸にパワー偏差を表示します。被測定信号のCCDFとAPDを確認できます。
CCDF(Complementary Cumulative Distribution Function):平均パワーに対する瞬時パワー偏差の累積分布を測定し表示します。
APD(Amplitude Probability Density):平均パワーに対する瞬時パワー偏差の確率分布を測定し表示します。

CCDF/APD

 

位相雑音測定機能(オプション)
MS2840Aの優れた近傍位相雑音性能を生かし、周波数オフセット範囲10 Hz~10 MHzにおける位相雑音を測定できます。
高性能導波管ミキサ(MA2806A、MA2808A)を接続することでVバンド/Eバンドのような高い周波数の位相雑音測定も可能です。

位相雑音測定機能(オプション)

スペクトラムアナライザ/シグナルアナライザ MS2840Aについてさらに詳しく

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