アンテナアナライザー

アンテナアナライザー(英:アンテナアナライザー、またはノイズブリッジ、RX ブリッジ、SWR アナライザー、またはRF アナライザーとも呼ばれる) は、無線電子機器アプリケーションにおけるアンテナシステムの入力インピーダンスを測定するために使用されるデバイスです。

アマチュア無線を含む無線通信システムでは、アンテナアナライザはアンテナや給電線のパフォーマンスを微調整したり、トラブルシューティングしたりするために使用される一般的なツールです。^[1]

アンテナブリッジは、放送業界ではアンテナの調整に長年使用されてきました。送信機の動作中に複素インピーダンスを測定するブリッジがあり、複数のタワーアンテナシステムの調整には実質的に必須です。 ^[2]最近では、直接読み取りネットワークアナライザがより一般的になっています。

分析装置の種類

アンテナとその給電線をテストするための機器は、複雑さや精度が異なるものがいくつかあります。これらはすべて、他の電気回路やコンポーネントの測定にも使用できます（少なくとも原理的には）。^[3]

最も単純なのはSWR メーターですが、これは不整合の程度のみを示します。実際の不整合インピーダンスは、いくつかの近傍周波数を測定し、いくつかの簡単な計算を実行して推測する必要があります。SWRメーターには、数ワットの電力テスト信号を提供する送信機または信号発生器が必要です。
アンテナブリッジは低電力で測定できますが、テスト信号の供給も必要です。ブリッジ回路によっては、マッチングのために調整されたノブにマークされた値を読み取ることで、リアクタンスと抵抗の両方を測定できます。
ノイズブリッジとネットワークアナライザは、どちらも独自の非常に低電力のテスト信号を供給します。どちらも、計算によって、またはマッチングのために調整されたノブを読み取ることによって、抵抗とリアクタンスの両方を測定できます。最新のアナライザは、計算をマイクロプロセッサによって内部的に実行し、抵抗とリアクタンスを直接表示します。

アンテナブリッジ

ブリッジ回路には、周波数に依存する複素数値インピーダンスである 2 つのレッグがあります。 1 つのレッグは、アナライザー内の回路で、その合計インピーダンスはスケールで読み取ることができます。もう 1 つのレッグは、アンテナまたはリアクティブコンポーネントのいずれかである未知のものです。

インピーダンスを測定するには、2 つのレッグが同じインピーダンスを持つようにブリッジを調整します。2 つのインピーダンスが同じ場合、ブリッジはバランスしています。この回路を使用すると、ANT と GND の間に接続されたアンテナのインピーダンスを測定するか、アンテナを調整して、下の図の左側のネットワークと同じインピーダンスを持つようにすることができます。ブリッジは、ホワイトノイズまたは単純なキャリア (ドライブに接続) のいずれかで駆動できます。ホワイトノイズの場合、励起信号の振幅は非常に低く、無線受信機を検出器として使用できます。単純なキャリアを使用する場合は、レベルに応じてダイオード検出器または受信機を使用できます。^[4]どちらの場合も、ブリッジがバランスしているときはヌルが表示されます。

複雑な電圧・電流計

2番目のタイプのアンテナアナライザは、アンテナにかかる複素電圧と電流を測定します。オペレータは数学的手法を使用して複素インピーダンスを計算するか、校正されたメーターまたはデジタルディスプレイから読み取ります。このタイプの専門的な機器は通常、ネットワークアナライザと呼ばれます。^[5]

最新のアナライザでは、ブリッジ型アナライザのように、オペレータが $R ノブ$ と $X$ ノブを調整する必要がありません。これらの機器の多くは、広範囲にわたって周波数を自動的にスイープし、アンテナ特性をグラフィックディスプレイにプロットする機能を備えています。手動操作のブリッジでこれを行うには、周波数を変更し、各周波数でノブを調整して一致させる必要があるため、時間がかかります。

高出力と低出力の方法

多くの送信機には、出力回路にSWR メーターが組み込まれており、アンテナから送信機への反射波を測定することで機能します。アンテナが整合されている場合、反射波は最小限になります。調整が不十分なアンテナからの反射電力は、送信機に不適切な負荷を与え、送信機を損傷する可能性があります。SWRメーターは、反射電力 (ある場合) を記録するために無線から約 5 ～ 10 ワットの送信信号を必要とし、その後、アンテナの給電線の端に見られるリアクタンスおよび抵抗インピーダンスではなく、相対的な不整合の程度のみを示します。

複素インピーダンスアンテナアナライザは、通常、アンテナに数ミリワットの電力を印加するだけでよく、送信機からのテスト信号は必要なく、独自の信号を生成します。低電力テスト信号を使用すると、不適合なアンテナをテストするときにアナライザが損傷するのを防ぐことができます。^[5]さらに、信号電力が非常に低いため、アナライザはオペレータにライセンスされている送信帯域外の周波数でも使用でき、制限のない周波数範囲でアンテナのパフォーマンスを測定できます。

参照

参考文献

^ウィルソン、マーク J. 、リード、ダナ G.、編 (2007) 。ARRL 無線通信ハンドブック。コネチカット州ニューイントン:アメリカ無線中継連盟。ISBN 978-0-87259-976-5包括的なRFエンジニアリングリファレンス 978-0-87259-976-5出版年月日
^ Battison, John. 「オペレーティングインピーダンスブリッジの使用」。ラジオマガジン（オンライン版）。New Bay Media。2016年7月18日時点のオリジナルからアーカイブ。2016年7月20日閲覧。ラジオテクノロジーリーダー
^ Hallas, Joel R. (W1ZR) (2016 年 8 月)。「アンテナアナライザ - 基礎」。QSTマガジン。アメリカ無線中継連盟。pp. 32–34。ISSN 0033-4812 。{{cite magazine}}: CS1 maint: 数値名: 著者リスト (リンク)
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^ ab Carr, Joseph J. (1999 年 10 月 1 日)。「第 5 章スペクトルとネットワークアナライザ、第 12 章アンテナと伝送線路の測定」。実用無線周波数テストと測定: 技術者のハンドブック(第 1 版)。Newnes。102、319 ページ。ISBN 0-7506-7161-0、 978-0-7506-7161-3出版年月日

[1] ^ウィルソン、マーク J. 、リード、ダナ G.、編 (2007) 。ARRL 無線通信ハンドブック。コネチカット州ニューイントン:アメリカ無線中継連盟。ISBN 978-0-87259-976-5包括的なRFエンジニアリングリファレンス 978-0-87259-976-5出版年月日

[Radiomag-2] Battison, John. 「オペレーティングインピーダンスブリッジの使用」。ラジオマガジン（オンライン版）。New Bay Media。2016年7月18日時点のオリジナルからアーカイブ。2016年7月20日閲覧。ラジオテクノロジーリーダー

[3] Hallas, Joel R. (W1ZR) (2016 年 8 月)。「アンテナアナライザ - 基礎」。QSTマガジン。アメリカ無線中継連盟。pp. 32–34。ISSN 0033-4812 。{{cite magazine}}: CS1 maint: 数値名: 著者リスト (リンク)

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