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Agilent ESAシリーズ・ スペクトラム・アナライザ セルフデモ
Agilent ESAシリーズ・ スペクトラム・アナライザ セルフデモ・ガイド Product Note 本書は、Agilent ESA-Lシリーズ(E4411B、E4403B、 E4408B)、ESA-Eシリーズ(E4401B、E4402B、E4404B、 E4405B、E4407B)スペクトラム・アナライザの基本機能 に慣れることを目的とした、セルフデモ・ガイドです。 主に、アナライザ裏面の10MHz基準信号を使用するので、 外部の信号発生器やDUTを用意する必要はありません。 このデモでは、Agilent部品番号10503A 1.2m BNCケーブ ルが必要です。[ ]で囲んだキー名称はフロントパネル 上のハードキーを、{ }で囲んだキー名称はディスプレ イの右側に表示されるソフトキ−を表しています。 パート1. 測定の基本:周波数、スパン、振幅 スペクトラム・アナライザの基本的な測定パラメータと して、次の3つがあります。 ● ● ● 周波数(周波数レンジのどの部分を表示するのか) スパン(どの程度細かく信号を表示するのか) 振幅(信号振幅の表示の調整) スペクトラム・アナライザを使用した典型的な測定で は、まず最初に中心周波数を設定します。次に、信号に どの程度ズームインするかというスパンを設定します。 最後に、振幅を調整して最適な表示を得ます。 このセクションでは、10MHz基準信号を接続して、その 信号にズームインします。次に、振幅が一番上の目盛線 に来るように基準レベルを調整します。 実習内容 キー操作 BNCケーブルを使用して、リアパネルの キー操作なし 図1. 10MHz基準信号 10MHz基準信号をフロントパネルの入力 (50Ωまたは75Ω)に接続します。 注:このデモの間、接続したままに しておきます。 中心周波数を60MHzに設定します(図1)。 [FREQUENCY] [60] {MHz} 信号が画面全体で表示されるようにスパンを [SPAN] [110] {MHz} 設定します(図2)。 信号のピークが一番上の目盛線に来るように、 基準レベルを設定します。 [AMPLITUDE]ノブ を回す、 [↑]、または[↓] 一番上の目盛線がもっとも高確度なので、 常にこのように設定するのが適切です。 図2. スパンの設定 2 パート2. 作業の保存:ファイル・システム パート3. 高調波歪みの解析 ESAシリーズ・アナライザの特長の一つが、使いやすい ファイル・システムです。内部のファイル・システムに は、50個の機器ステート、200個のトレース、リミット・ ライン 、 振幅補正テーブル を英数字のファイル名で保存 できます。それらのファイルには、サイズ、時間、日付 の情報が付きます。また、内蔵のフロッピーディスク・ ドライブを使用した、ファイルの保存やPCでの使用も可 能です。 ∆マーカとCFステップ このセクションでは、後のセクションでリコールして使 用するため、測定器のステートを適当なファイル名とと もに保存します。 実習内容 キー操作 機器ステートを保存します。 1. ファイル保存メニューを呼び出します。[File] {Save} {State} 2. アルファベット・エディタを使って ファイル名を入力します。 高調波歪みは、信号がアクティブ・デバイスを通る場合 にはどのような電子システムにも存在します。この高調 波歪みは、特に通信エンジニアにとって大きな問題です。 例えばセルラ無線システムでは、キャリア信号の高調波 を調べなければなりません。これが、同じ周波数で動作 する他システムに対して干渉することがあるからです。 ESAシリーズ・スペクトラム・アナライザには、高調波 歪みの解析を簡単に行える、いくつかの機能があります。 このセクションでは、∆マーカとCFステップという2つ の方法を使って、10MHz基準信号の高調波を検出します。 ∆マーカ機能では、2つの信号の振幅と周波数の差を簡単 に調べることができます。CF(中心周波数)ステップ機 能では、ディスプレイの中心周波数を段階的に調整でき ます。CFステップでは、より正確な読み取りと高分解能 の高調波が得られます。 アルファベット・キーおよび 数字キーを使用しファイル名 を入力 実習内容 キー操作 3. 内部メモリ・ドライブを選択します。 {Dir Select} (ファイル・ ディレクトリが強調表示されて 機器ステートをリコール(ロード)します。 [Preset] [File] {Load} {State}ノブでファイル名を いる場合は{Dir Select}を 強調表示 押し、されていない場合は [Enter] スキップ) [↑]または[↓]を 使ってCドライブを選択 4. 内部メモリに保存します。 [Enter] ∆マーカを使用して7次高調波を検出します (図3)。 機器ステートをリコール(ロード)します。 [Preset] [File] {Load} {State} ノブでファイル名を強調表示 [Enter] ∆マーカは約60MHzを表示し、 これは7次高調波を示しています。 [Search] [Meas Tools] {Delta}∆マーカの周波数が 約60MHzになるまで {Next Pk Right} 終了したら、マーカをオフにします。 [Marker] {Off} 周波数とスパンを調整します。 [FREQUENCY] [10] {MHz} [SPAN] [10] {MHz} CFステップを使用して7次高調波を検出 [Marker] [10] {MHz} します(図4)。 [Marker→] {Mkr→CF Step} [Marker] {Delta} 1. CFステップをマーカ位置に設定します。[FREQUENCY] 2. 高調波間で中心周波数をステップ変化 周波数が約70MHzに させます。 なるまで[↑] 3 パート4. マーカ機能 ピーク・テーブル ESAシリーズのピーク・テーブル機能を使用すると、複 数のピークを同時に測定できます。この機能によって測 定時間が短縮できるだけでなく、周波数と振幅データの きれいなプリントアウトも可能です。また、5msの掃引 時間と28測定/sという更新速度により、リアルタイムに 近いデータ表示が可能です。 実習内容 機器ステートをリコール(ロード)します。 キー操作 [Preset] [File] {Load} {State}ノブでファイル名 を強調表示 [Enter] 図3. ∆マーカ ピーク・テーブルをオンにします(図5)。 [Search] {More 1 of 2} {Peak Table} マーカは周波数または振幅による ソートが可能です。 図4. 7次高調波 図5. ピーク・テーブル 4 終了したら、 {Peak Table off} パート5. ワンボタン測定 高調波歪み 現在のスペクトラム・アナライザでは、ワンボタン測定 は重要な機能です。これらのテスト・ルーチンを使って、 複雑な測定を簡単に実行できます。ESAシリーズには隣 接チャネル漏洩電力(ACP)、チャネル・パワー、占有帯 域幅(OBW)、高調波歪みなど、数多くのワンボタン測 定機能が搭載されています。 このセクションでは、高調波歪み測定機能を使用して、 10MHz基準信号の高調波を解析します。同様の測定はパ ート3でも行いましたが、今回はより速く実行できます。 中心周波数を基本波信号に設定すれば、後はアナライザ が自動的に測定を実行します。アプリケーションに応じ た設定条件の変更も可能です。 実習内容 機器ステートをリコール(ロード)します。 キー操作 [Preset] [File] {Load} {State}ノブでファイル名 を強調表示 [Enter] 中心周波数を基本波に設定して、 [FREQUENCY] [10] {MHz} スパンを調整します。 [SPAN] [10] {MHz} ワンボタン測定をオンにします。 [MEASURE] {Harmonic Dist} 画面が分割されて、基本波信号と、 最初の10個の高調波に対する表形式 の測定値が表示されます(図6)。 必要に応じ調整します。 [Meas Setup] {Harmonics} [5] {Enter} 測定機能をオフにします。 [MEASURE] {Meas Off} 図6. 高調波歪み 5 パート6. 低レベル信号の測定 分解能帯域幅、入力アッテネータ、ビデオ・アベレージング スペクトラム・アナライザの主な使い方の一つに、低レ ベル信号 (例えば、前例のような発振器の7次高調波など) の検出と測定があります。このような信号を検出するに は、アナライザの感度調整が不可欠です。アナライザの 画面で表示可能な信号のレベルは、アナライザの入力ア ッテネータと帯域幅の設定によって左右されます。アッ テネータにより、アナライザを通過する信号のレベルが 決まります。帯域幅フィルタにより、大きな信号の近く で、どのくらい小さな信号が表示できるかかが決まりま す。また、アナライザの内部ノイズ・レベルに埋もれた、 小さな信号がどれだけ表示できるかが決まります。ESA シリーズは5dBステップのステップ・アッテネータを内 蔵しているので、アナライザのダイナミックレンジを設 定する際にも最高の柔軟性が得られます。 減衰量と分解能帯域幅を調整しても、まだ信号がノイズ の近くにあるときは、ビデオ帯域幅とビデオ・アベレー ジングを使用して表示を向上させることができます。ビ デオ帯域幅機能は、アナライザのポスト検出(ビデオ)ロ ーパス・フィルタの帯域幅を調整します。このフィルタ は小さな信号の変動をスムージングするために使用さ れ、トレースを平坦化します。ビデオ・アベレージング は、掃引の際に画面上のトレースを平均化する機能です。 信号の正確な周波数を読み取るには、スペクトラム・ア ナライザ内部の周波数カウンタを使用できます。 実習内容 7次高調波にズームインします (スパン100kHz)。 [Auto Couple] [FREQUENCY] [70] {MHz} [SPAN] [100] {kHz} 自動的に分解能帯域幅は1kHzに 設定されます。 高調波のピークが、一番上の目盛線に 来るようにします(基準レベルの調整)。 [AMPLITUDE]ノブを 反時計回り、または[↓] 基準レベルを設定すると減衰量が 設定されます。 手動で減衰量を小さくします。 {Attenuation} [0] {dB} ノイズ・フロアが低くなります。 ビデオ帯域幅を1Hzまで下げます。 [BW/Avg] {Video BW} [↓] 減衰量とビデオ帯域幅をデフォルト設定 [Auto Couple] に戻します。 ビデオ・アベレージングを使用して ノイズをスムージングします(図7)。 周波数カウンタをオンにして、 分解能を記録します(図8)。 図7. ノイズのスムージング 6 キー操作 [BW/Avg] { Average On} 終了したら、{Average Off} [Freq Count] {Resolution} 終了したら、 {Marker Count Off} 実習内容 周波数とスパンを設定します。 分解能帯域幅フィルタは自動的に キー操作 [FREQUENCY] [70] {MHz} [SPAN] [1] {kHz} 10Hzとなります。 ビデオ・アベレージングを使用して、 高調波を十分な分解能で表示します(図9) 。 [BW/Avg] {Average On} 終了したら、{Average Off} 図8. 周波数カウンタ このセクションでは、オプション機能の狭分解能帯域幅 を搭載したアナライザについて実習します。狭分解能帯 域幅オプションは、最小分解能帯域幅を1kHzから10Hz に狭めます。このような狭帯域ディジタル・フィルタに より、ノイズ・フロアが下がり選択度が向上するので、 スペクトラム・アナライザの感度が向上します。この選 択度の向上は、一つにはディジタル分解能帯域幅フィル タのシェープ・ファクタから得られます。また、Agilent ESAファミリは従来のアナログ分解能帯域幅を使用する スペクトラム・アナライザに比べて、狭帯域測定を225倍 も速く実行します。 図9. 狭分解能帯域幅 注:この実習は、オプションの狭分解能帯域幅機能(オプシ ョン1DR)を搭載したアナライザでのみで行えます。この オプションが装備されているかどうかは、アナライザの Show Systemにより確認できます。 (キー操作:[System] {More 1 of 3} {Show System} [Return]) 7 パート7. ランダム・ノイズへの対処 実習内容 マーカ・ノイズ機能、ディテクタ・サンプリング、 内蔵プリアンプ 周波数、スパン、振幅を設定します。 今日のスペクトラム・アナライザは、ディジタル技術を 用いてデータの捕捉と処理を行います。このようなアナ ライザでは、アナライザ入力におけるアナログ信号は 「ビン」に分割され、これをディジタル・サンプリング してその後のデータ処理や表示を行います(図10)。ここ での当然の疑問は、「ビンのどの部分をデータ・ポイン トとして使用するのか」というものです。これに対する 答えは、ノイズが関係した測定(S/N比など)では特に重 要です。 サンプリング・モードが表示ノイズ・レベルに与える影 響を見るには、アナライザのマルチ・トレース表示機能 を使用します。この機能では、アナライザのカラー表示 機能の働きもわかります(ESA-Eシリーズ)。カラー表示 によって、トレースが簡単に見分けられます。ピーク検 出の違いを示すために、トレース1では「正ピーク検出」、 トレース2は「負ピーク検出」、トレース3は「サンプリ ング検出」を表示します。「正ピーク」および「負ピー ク」検出はそれぞれビン内の最大および最小パワー・レ ベルを検出し、「サンプリング検出」は各ビン内の同じ ポイントでサンプリングを行います。 [Preset] [FREQUENCY] [100] {MHz} [SPAN] [30] {MHz} [AMPLITUDE] [35] {−dBm} トレース1をピーク検出モードに設定 [Det/Demod] {Detector>} します。 {Peak} [View/Trace] {Trace} (1にアンダーライン 付くまで{Trace}を押します) {Clear Write} {View} (Viewコマンドによって トレースが固定されます) トレース2を負ピーク検出モードに設定 [Det/Demod] {Detector>} します。 {Negative Peak} 実行ノイズ・フロアが下がるのを [View/Trace] {Trace} 確認します。 (2にアンダーライン付くまで {Trace}を押します) {Clear Write} {View} (Viewコマンドによって トレースが固定されます) トレース3をサンプリング検出モードに [Det/Demod] {Detector>} 設定します(図11)。 {Sample} [View/Trace] このモードはノイズに対しては最適です。{Trace} (3にアンダーライン 試しに、トレース3(アクティブ・トレース) 付くまで{Trace}を押します) を固定トレースの後にスクロールして 高調波の相対振幅を比較します。 図10. アナログ信号ビン 8 キー操作 {Clear Write} 実習内容 キー操作 フロントパネルの50Ω入力からケーブルを キー操作なし 外します。 周波数、スパン、振幅、減衰量を設定します。 [Preset] [FREQUENCY] [500.1] {MHz} [SPAN] [200] {kHz} [AMPLITUDE] [−90] {dBm} {Attenuation} [0] {dB} ビデオ・アベレージングによってノイズ・ [BW/Avg] {Average ON} フロアをスムージングします。 マーカ・ノイズ機能を使用してノイズ・ [Marker] {More 1 of 2} フロアを測定します。 {Function} {Marker Noise} 入力信号を表示するためには、入力信号が このノイズ・レベルを記録 このノイズ・パワー以上でなければ 図11. ディテクタ・モード します。 なりません(図12)。 注:次のステップは、プリアンプ マーカ・ノイズ機能は、1Hzノイズ・パワー帯域幅に基 づいて、マーカ位置の平均ノイズ・レベルを正確に計算 します。この機能は、ノイズ測定を手早く正確に行うこ とができる便利なツールです。 (オプション1DS)を内蔵した アナライザのみで行えます。 内蔵プリアンプをオンにします(図13)。 [AMPLITUDE] {More 1 of 2} {Int Preamp On} [Marker] ノイズ・レベルを比較 オプションの内蔵プリアンプ(オプション1DS)により、 非常に小さい信号レベルの測定が可能です。プリアンプ は、入力信号をアナライザのノイズ・レベルよりも上に 増幅して、低レベル信号の表示を向上させます。次の実 習では、プリアンプによっていかに実効ノイズ・レベル が下がるかを見ます。 図12. プリアンプなしのノイズ・フロア 9 このセクションでは、本アナライザの使いやすいリミッ ト・ライン機能を使用した簡単な合否テストを行いま す。そのために、リミット・ライン(マスク)の上限を 10MHz基準信号の近くに設定します。基準信号をアナラ イザの入力に接続すると、信号がマスクの範囲を超える ためテストは不合格となります。このときに、ディスプ レイでは "LIMIT FAIL" が表示されます。基準信号を外 せば、"LIMIT PASS" が表示されます。この機能と、プ ログラム機能とを併用すれば、ESAシリーズは量産テス ト用の最適なソリューションとなります。 図13. プリアンプをオンにしたノイズ・フロア パート8. 簡単な合否テスト リミット・ラインによるマスクの設定 製造テスト環境では、信号が周波数、振幅、時間がある 範囲内にあるかどうかをテストしなければならない場合 が多くあります。例えば無線送信機の製造では、信号キ ャリアの中心周波数が周波数および振幅「マスク」内に あるかどうかをテストします。そして、範囲内となるま でキャパシタや抵抗の調整を行います。この調整を行う ときに、キャリアがマスク内にあるかどうかが、スペク トラム・アナライザから常にフィードバックされること が必要です。このような測定は、リミット・ラインを設 定して、アナライザが測定レンジを掃引するときに、ト レース・データと一連の振幅および周波数(または時間) のパラメータとを比較することにより、簡単に行うこと ができます。 10 リミット・ライン機能では、リミット・ラインを構成す るポイントを連結するかしないかも設定できます。リミ ット・ラインの切り離し機能によって、周波数スパンの ある部分をテストから除外することができます。デフォ ルトの設定では、全ポイントが連結されています。 この実習では、ESAファミリの高度なマーカ機能の一つと して、マーカを中心周波数に合わせる機能も使用します。 この機能によって、アナライザの中心周波数が自動的に マーカの周波数に設定されます。 実習内容 再び10MHz基準信号のBNCケーブルを キー操作 [Preset] [File] {Load} 接続して、機器ステートをリコール(ロード) {State}ノブでファイル名を します。 強調表示[Enter] 10MHzピーク信号を画面の中心に設定します。[Search] [Marker→] {MKR→CF} 画面全体で10MHz信号が表示されるように [SPAN] [1] {MHz} 調整します。 古いリミット・ラインを削除します。 [Display] {Limits>} {Delete Limits} {Delete Limits} 上限を設定します。 セグメント1 {Limit 1} {Edit >} {Point} [1] {Frequency} [9] {MHz} [50] {−dBm} 図14. リミット・テストがFAIL {Connected To Previous Pt} セグメント2 [9.7] {MHz} [50] {−dBm} セグメント3 [9.9] {MHz} [10] {−dBm} {Connected To Previous Pt} {Connected To Previous Pt} セグメント4 [11] {MHz} [10] {−dBm} {Return} リミット・テストをオンにします(図14)。 {More 2 of 2} {Limit On} LIMIT FAILが表示されます。 フロントパネルの50Ω入力からケーブルを {Test On} キー操作なし{Limit Off} 外します(図15)。 LIMIT PASSが表示されます。 この実習が終わったら再び接続します。 図15. リミット・テストがPASS 11 パート9. Agilent ESAスペクトラム・アナライザ のその他の機能 内蔵ヘルプ 新しい機器を操作していると、よく分からない機能で引 っ掛かって、先に進めないことがあります。Agilent ESA ファミリでは、そのような機能の働きに関する疑問に対 して、ボタンを1つ押すだけで回答が得られます。この オンライン・ヘルプでは、アナライザの機能に関する説 明が、そのSCPIリモート・プログラミング・コマンドと ともに表示されます。このヘルプ・ツールの使い方は非 常に簡単です。 拡張可能ディスプレイ 拡張可能ディスプレイは、必要に応じて信号を表示させ る、柔軟な機能です。例えばボタンを2回押すだけで、 画面からソフトキ−を消して信号を全画面表示できま す。また、画面から目盛や注釈を消す機能により、この アナライザの柔軟性がさらに増します。 実習内容 ソフトキ−と注釈表示なしで画面を表示 します(図17)。 キー操作 [Display] {Preferences} {Annotation Off} [Return] {Full Screen} 実習内容 キー操作 目盛をオフにします。 [Display] {Preferences} {Graticule Off} Ext Amp Gain機能に関するオンライン・ [AMPLITUDE] [More 1 of 2] ヘルプの説明を見つけます。 [Help] {Ext Amp gain} ヘルプをオフにします。 注釈表示と目盛を再びオンにします。 いずれかのキーを押すと元の 画面に戻ります。 図17. 拡張可能ディスプレイ 図16. ヘルプ・メニュー 12 {Graticule On} {Annotation On} ランドスケープ印刷 製品カタログ ESAファミリ・スペクトラム・アナライザをHP PCL5と ともに使用すると、ランドスケープ印刷が可能になりま す。この機能によって、信号測定値の表示や記録の柔軟 性が増します。 実習内容 アナライザを印刷用に設定します。 キー操作 [Print Setup] {Orientation} 『ESA-Eシリーズ・スペクトラム・アナライザ、Brochure』 カタログ番号5968-3278JA 『 ESA-Lシリーズ・スペクトラム・アナライザ、 Product Overview』カタログ番号5965-6309J 『ESA-Eシリーズ・スペクトラム・アナライザ、 Data Sheet』カタログ番号5968-3386J {Landscape} プリンタを接続していれば印刷を実行します プリンタが接続されていれば (図18)。 [Print] 『シグナル・アナライザ・セレクション・ガイド、 Selection Guide』カタログ番号5968-3413J 『ポータブル・スペクトラム、EMCアナライザ用PCソフ トウェア、Product Overview』カタログ番号5966-0676J 『Agilent E1779A Rechargeable Battery Pack Product Overview』カタログ番号5966-1851E 『Agilent Application Note 150:Spectrum Analysis』 カタログ番号5952-0292 図18. ランドスケープ・モード 13 14 15 サポート、サービス、およびアシスタンス アジレント・テクノロジー株式会社 アジレント・テクノロジーが、サービスおよびサポートにおいてお約束できることは明確です。リ スクを最小限に抑え、さまざまな問題の解決を図りながら、お客様の利益を最大限に高めることに あります。アジレント・テクノロジーは、お客様が納得できる計測機能の提供、お客様のニーズに 応じたサポート体制の確立に努めています。アジレント・テクノロジーの多種多様なサポート・リ ソースとサービスを利用すれば、用途に合ったアジレント・テクノロジーの製品を選択し、製品を 十分に活用することができます。アジレント・テクノロジーのすべての測定器およびシステムには、 グローバル保証が付いています。製品の製造終了後、最低5年間はサポートを提供します。アジレ ント・テクノロジーのサポート政策全体を貫く2つの理念が、「アジレント・テクノロジーのプロミ ス」と「お客様のアドバンテージ」です。 本社〒192-8510 東京都八王子市高倉町9-1 アジレント・テクノロジーのプロミス お客様が新たに製品の購入をお考えの時、アジレント・テクノロジーの経験豊富なテスト・エンジ ニアが現実的な性能や実用的な製品の推奨を含む製品情報をお届けします。お客様がアジレント・ テクノロジーの製品をお使いになる時、アジレント・テクノロジーは製品が約束どおりの性能を発 揮することを保証します。それらは以下のようなことです。 ● 機器が正しく動作するか動作確認を行います。 ● 機器操作のサポートを行います。 ● データシートに載っている基本的な測定に係わるアシストを提供します。 ● セルフヘルプ・ツールの提供。 ● 世界中のアジレント・テクノロジー・サービス・センタでサービスが受けられるグローバル保証。 お客様のアドバンテージ お客様は、アジレント・テクノロジーが提供する多様な専門的テストおよび測定サービスを利用す ることができます。こうしたサービスは、お客様それぞれの技術的ニーズおよびビジネス・ニーズ に応じて購入することが可能です。お客様は、設計、システム統合、プロジェクト管理、その他の 専門的なサービスのほか、校正、追加料金によるアップグレード、保証期間終了後の修理、オンサ イトの教育およびトレーニングなどのサービスを購入することにより、問題を効率良く解決して、 市場のきびしい競争に勝ち抜くことができます。世界各地の経験豊富なアジレント・テクノロジー のエンジニアが、お客様の生産性の向上、設備投資の回収率の最大化、製品の測定確度の維持をお 手伝いします。 計測お客様窓口 受付時間 9:00-19:00 (12:00-13:00もお受けしています。土・日・祭日を除く) FAX 、E-mail 、Web は 24 時 間 受 け 付 け て い ま す 。 TEL ■■ 0120-421-345 (0426-56-7832) FAX ■■ 0120-421-678 (0426-56-7840) Email [email protected] 電子計測ホームページ www.agilent.co.jp/find/tm ● 記載事項は変更になる場合があります。 ご発注の際はご確認ください。 Copyright 2004 アジレント・テクノロジー株式会社 電子計測UPDATE www.agilent.com/find/emailupdates-Japan Agilentからの最新情報を記載した電子メールを無料でお送りします。 Agilent電子計測ソフトウェアおよびコネクティビティ Agilentの電子計測ソフトウェアおよびコネクティビティ製品、ソリューション、デベロッパ・ネ ットワークは、PC標準に基づくツールによって測定器とコンピュータとの接続時間を短縮し、 本来の仕事に集中することを可能にします。詳細についてはwww.agilent.co.jp/find/jpconnectivity を参照してください。 March 15, 2004 5968-3658JA 0000-00DEP