ネットワークアナライザの入力ポートはオプションでデフォルトのBNCからN型になっているため手持ちのBNCケーブルがそのままではつなぐことができない。

そこでN型をBNCに変換するアダプタがあればよいのだがこれが秋月とかでは扱っていない。秋月にあるのはN型をSMAに変換するものとSMAとBNCを変換するもののみ。SMAコネクタの方が確かにBNCよりも高い周波数でも問題ないのだからそちらだけあればいいのかもしれない。

SMAコネクタの方がBNCより小さいしケーブルも細く取り回しもしやすいので何かFIXTUREを作って測定するときにはSMAケーブルを使うのが良いかもしれない。

今はとりあえずBNCケーブルしかないのでそれをベースに。

ちょうど良いタイミングでヤフオクでN型とBNCの変換コネクタをセットにして売りに出ていたのでそれを購入。当面使わないけどセットの中にはN型の50オーム終端やN型-N型の変換とかもついている。いつか役に立つかもしれない。

そこでようやくネットワークアナライザのスルー接続での特性を測定してみた。予想通り一直線である。



これであと本格的な測定のためのキャリブレーションに要るものとしてはショートコネクタとアッテネーターである。これも出物があったら買っておきたい。

50オームのBNCケーブルがもう一本出てきたのでそれを使ってファンクションジェネレータの出力をスペアナアダプタに入れて謎のスペクトルの周波数を確認してみた。ファンクションジェネレータは周波数の誤差は大きいし正弦波といっても歪みが大きいのでスプリアスが出るのは承知の上で。

ファンクションジェネレータの周波数を変えながらスペアナの出力を観測すると周波数の変化に応じて移動するスペクトルがそれであることが確認できる。ファンクションジェネレータの最大周波数が50MHzなのでスペアナのセンター周波数を50MHzにしてそのスペクトルが中央に表示されるようにすると以下の通り。



ファンクションジェネレータの周波数を下げていくとスペクトルは左にある謎のスペクトルに限りなく近づいていくもののそれを超えて左には行かない。ということが謎のスペクトルは０に限りなく近いということか。Markerをoffにしても現れるのは何か50Hzとかのハムが乗っているからだろうか？

25MHzぐらいの入力の時に今まで何も現れなかった左半分に逆方向に移動してくる別のスペクトルが現れる。周波数を下げると右半分のスペクトルとは逆向きに移動してくるのでこれはマイナス側のイメージだろうか。



しかもイメージの方がゲインが大きく見える。

ついでにMarkerをOFFにするとファンクションジェネレータの出力も謎のスペクトルと同じ形になってしまう。これは何故だろう。

それとどうみてもスパンの設定と表示されている周波数帯域幅が合わない。150MHzに設定すると全体で100MHzの範囲が表示される感じに見える。これもアナログ的なのでしかたがない。センター周波数のFINEチューニングは±50MHzでだいたい合っている。

それにしてもIFに落とした時のマイナス側の虚像も表示されてしまうのはいただけない。回路図を少しみてみよう。

ネットワークアナライザのスイープジェネレータの出力をスパン０設定にすればSSGの代用にはなるので、もっと高い周波数についてはそちらでやってみよう。

先に測定したのは秋月で売っている一番短い1mのBNCケーブルの通過特性。ほとんどフラットだった。

次に以前10Base-2用に使っていた長いBNCケーブルを同じように測定してみた。



さすがに長いのとRG-58A/Uなので秋月のRG-58/Uよりも損失が大きいのが影響しているのかも。周波数が高くなるにつれてゲインが下がっている。

周波数軸は対数スケールではないということ。

対数スケールにするにはスイープジェネレータがVCOもしくはX軸信号どちらかを対数曲線で掃引しないといけない。実際にはどちらもリニアーなノコギリ波である。

ファンクションジェネレータの周波数を50,40,30,20,10MHzと変えていっても対数的に水平位置が変わっているようには見えない。むしろ不均一なのはVCOの周波数直線性が悪いためか。

次回はネットワークアナライザのトラッキングジェネレータを使って単一スペクトルの信号をもっと高い方の周波数で与えて見てみよう。

このスペアナアダプタには50MHzの水晶発振子を使った簡単なマーカー発生回路が備わっている。唯一これが周波数の目盛り的な役割である。



現状状態では二次の高調波ぐらいまではなんとか目安になる。ちゃんと水平方向に等間隔でスペクトルが出ている。

それ以上の高次の高調波も出ているがちょっと何次だか判別がつきにくい。

水晶に流れる電流を調整する半固定抵抗を調整すれば整数倍のだけを綺麗に出せるのかもしれないが怖いのでやっていない。

なので実質のFULLスパンが現状どれくらいなのかは別途調べる必要がある。

ネットワークアナライザのスイープジェネレータ出力のスパンを0Hzにしてセンター周波数を100MHzにして与えた場合の表示は以下の通り。スープジェネレータの出力には300MHzまでのスプリアスが含まれている。



能力的には500MHzぐらいまでは観測できそうな感じ。

ただセンター周波数設定と実際とが現状ではかなりずれているという点と直線性が悪いということ。

原理的な作りだとこの程度なのかもしれない。やはり本格的なスペアナが高額なのがわかった感じがする。使えるレベルにするにはいろいろ沢山専門的な工夫が必要である。

ネットワークアナライザのスパン設定を大きくしていくとスペクトルが設定したスパンの範囲をぐるぐると移動し始めるのが観測できる。実際にはその高調波も変化しているのも見える。

とりあえずどんなスペクトルが出ているかは確認できる。周波数は正確にはわからない。

VCOへの入力と周波数の特性が測定できればそれに基づいてマイコンのDACで電圧を制御すれば直線性の悪さとかも補完できるかもしれない。ついでにマーカーを表示して周波数直読も可能ではある。

近い将来の課題としよう。

一度見てみたかったもの。

手持ちのHP8116Aファンクション/パルスジェネレータはパルスジェネレータ機能を備えているため正弦波、三角波、矩形波以外に任意のデューティ比のパルス信号を出力することが出来る。

一般に短い幅のパルス信号は非常に広帯域なスペクトルを伴うことが知られている。それを一度見てみたかった。

10ns幅のパルスを400kHzの周期で発生させると以下のような広範囲なスペクトルが得られる。中心が約150MHzでその左の谷が約100MHzで0-200MHzの広範囲なスペクトル幅を持っている。



こうしたインパルス信号は想像以上に広範囲のスペクトルを持つため遅い周期でもノイズ源としては侮れないということがわかる。

一方で一時注目されたUWBではこうしたインパルス信号の性質を利用し低出力で広帯域スペクトルを利用して高速通信を行うということだった。やはり搬送波を使わない純粋なインパルス信号で期待されたような高速データ通信を行うのは今でも難しいらしく、結局複数チャネルの搬送波をそれぞれ直交変調して広いスペクトルを確保するOFDMとかその他搬送波を使ったスペクトラム拡散技術での実用化だけが生き残っているようだ。

例の謎の山型スペクトルはマーカースイッチをOFFにした状態で表示される。

マニュアルを見るとOFF状態ではIFフィルタが5kHzと狭い動作となるらしい。それで細かな山が見えたわけである。そのかわり減衰するので山の高さは低くなっていた。

スイッチを中間にすると300kHzに広がるため細かなスペクトルは見えなくなり尖塔形しか出ない。そのかわりゲインは高くなるので尖塔が高くなる。

あとスパンを狭くするに従って尖塔の山がつぶれてしまうのはベースレベルが上昇するためであることも仕様として最初に書かれていた。ダイナミックレンジはそれほど広くないので土台が競り上がると頭がつぶれてしまう。

それとオプションでついていたトラッキングジェネレーターはトラッキング／ノイズジェネレータと書かれていた。つまり広範囲のホワイトノイズ発生器というところだろうか。きっとダイオードとか簡単な仕組みで出来ていると思われる。

今回手元のHP8116Aファンクション/パルスジェネレータのスペクトルを初めて観測して気づいた点。

・結構VHF帯でノイズが多い
・200と250MHzの中間あたりに顕著なスペクトルが出る
・高い周波数では正弦波、三角波、矩形波いずれでもスペクトルには違いがみられない
・しばらく暖気運転すると表示と実際の周波数が一致する
・出力がDisable状態でも漏洩してスペクトルが出る


ネットワークアナライザもしっかりしているようだけどやはり校正されてないのか

・スパン０でもスプリアスが結構でている（SSGとかではどうなのかは知らず、もしかしたら普通なのかもしれない）

手元の周波数カウンタTR5822では

・166MHzまでしか測れなかったのか（仕様）

カウンターはプリスケーラーを自作するという手があるけど今後SSGとか手に入れたら1GHzぐらいは測れるようにしておきたい。

GOULDのデジタルオシロ

・200MHzまではネットワークアナライザの出力を周波数カウンタ機能で計測できた（300MHzはさすがに不正確）
・200MHzまでは波形も見れた

200Mspsなのでここいらが限界なのは確か。HP16550Bのオシロがあるのでそれ以上はそちらで。

あとスペアナアダプタの表示のかなり高い周波数のところにマーカーをoffにしてRFに何もつながなくても単一スペクトルが出てくる。これはなんだろう。どっかから混入しているのだろうか？

マーカー発信回路のところでスイッチと可変抵抗が表面パネル基板から空中配線で接続されているので、いろんな信号がアンテナとしてプリアンプの入力に乗ってしまう恐れがある。

このスペアナアダプタは電源が外部のwall transからAC24Vを入力してそれをブリッジダイオードで整流して３端子レギュレーターで所定の電圧を作成している。

その間にノイズフィルターのたぐいは一切無い。なのでAC側から来るノイズもスペアナアダプタ内部で発生するノイズも自由に行き来することになる。

あまり関心した作りではないけれど１０年前のものだから仕方がないかも。電源がなにせwall transだし。

フィルターをつけようと思えばつけられないことはない空中配線されているし。

あと気になるのがRF入力とマーカージェネレータとプリアンプがアルミケースでシールドされているのはいいけれどマーカージェネレータの電源が外のフロント基板のパネルと空中配線されている点。これもノイズがいきなりRF入力に入り込むことにならないだろうか？

しかしまずいとはわかっていても対策が思いつかない。

あの0Mhzにあるスペクトルはなんだろう？スイープジェネレーターのノコギリ波だろうか？　マーカージェネレータのスイッチがスイープジェネレーター回路のすぐ側にあるのが原因だろうか？

謎は深まる一方。いつか暇を見て内部の信号をオシロで観測してみることにしよう。

先日ファンクションジェネレータとかを使って広範囲な周波数のスペクトルを観測した際にいつも200から250MHzの間に顕著なスペクトルが現れるのが気になった。

実際にその後ファンクションジェネレータに電源を入れていない状態でもスペアナアダプタのRF入力に小さなループアンテナをつなぐだけで同じスペクトルが観測されることを確認。

どうやら近辺から放射されているらしい。

と思ってPCを一台づつ電源を落としていったがそのどれでもなかった。

あと残るはロジアナと玄箱と玄箱HGにPS3だけである。

そのどれにアンテナを近づけてもゲインは下がることはあっても上がりはしない。

どうも部屋の外に近づくとゲインがあがることを発見。

ということは外から来ているのか？

なんだろう