スペアナ測定に関する考察

　スペアナを入手して3年以上経過しました。無線にとって目的外周波数で生ずるスプリアスは大敵で、インターフェアの原因にもなります。
　私にとって調整には不可欠な測定器ですが、測定値の絶対値はどこまで正確なのか？を疑問に感じていました。
　主に測定評価しているのが50MHzから1GHzの範囲ですが、スペアナ本体はもちろん、送信出力の一部を検出する方向性結合器、さらに同軸ケーブルの影響も無視できないと思います。
　方向性結合器は3台所持していますが、測定値が変化します。若干の誤差は止むを得ないとしても、気がかりです。問題を切り分けて検討してみました。

　まずはスペアナを確認します。手持ちの信号発生器（HP8656B、以下SGとする)とスペアナ（アドバンテストR4131)を直接接続し、信号出力とスペアナの測定表示値を比較しました。スイープジェネレータを持っていないので、アマチュアらしく力勝負?でSGの周波数を変えながらデータをメモしました。
　接続は、両装置の入出力コネクタに合わせてN型コネクタを接続した約80cmの5D-2Vケーブルです。
　ここで生ずる誤差要因は、1) SGの信号出力精度　2 )スペアナの測定精度　3) 同軸ケーブルの影響　が考えられます。まずは、データを取ってみました。　

　まずはスペアナを確認します。手持ちの信号発生器（HP8656B、以下SGとする)とスペアナ（アドバンテストR4131)を直接接続し、信号出力とスペアナの測定表示値を比較しました。スイープジェネレータを持っていないので、アマチュアらしく力勝負?でSGの周波数を変えながらデータをメモしました。
　接続は、両装置の入出力コネクタに合わせてN型コネクタを接続した約80cmの5D-2Vケーブルです。
　ここで生ずる誤差要因は、1) SGの信号出力精度　2 )スペアナの測定精度　3) 同軸ケーブルの影響　が考えられます。まず、データを取ってみました。

　周波数による変動は少なく、1.5dB以下でした。同軸ケーブル・コネクタの損失も考慮し、SGの出力もスペアナの精度も十分あると判断しました。
　なお、高い周波数の変動を見やすくするため、X軸は対数ではなくリニアスケールで表示しました。

　UHFレベルの高周波では、コネクタはN型が一般的です。他のケーブルとの違いを調べてみました。
　SGとスペアナへの接続は、変換コネクタを用いました。この影響も加味して判断します。
　ケーブルは以下の通りです。

N型コネクタ
　　約80cm（コネクタ長込み）
　　：上記と同じもの（比較のため）
BNC型コネクタ
　　約90cm（コネクタ長込み）
　　+　BNC-N変換コネクタ2個
M型コネクタ
　　約70cm（コネクタ長込み）
　　+　M-N変換コネクタ2個
同軸は全て5D-2V

　NとBNCでは、ほとんど変化がありませんが、M型は700MHz以上で測定値が変動してきます。コネクタ（変換コネクタを含む）のインピーダンスの乱れが影響しているのでしょう。値が最大3dB程度波打っており、測定結果に影響してきます。
　430MHzの2倍高調波の860MHzでは無視できない誤差になります。
　実は、今まではリグと測定器・ダミーロードの接続はM型コネクタのケーブルを使用していました。ここは改めねばいけないな、と感じた次第です。

　方向性結合器の損失を調べてみました。最初に入手したフジソク製の古いもので、同じ型が2台あります。今回は1台のみデータを取りました。周波数はDCから1000MHzまで、結合量-40dBですが、周波数特性は不明です。

　結合出力に50オームのダミー抵抗(1-1000MHz)を接続し、挿入損失を調べました。これまた全く問題なく、ケーブルの損失を計算上引くと最大0.6dBしかありませんでした。これも安心しましたが・・・・・

SG出力-10dbmに設定、F=10-990MHzを10MHzステップで測定
　　スペアナのマーカー機能を活用、最小分解能0.2dbm
　　方向性結合器の有無の差を計算しグラフ化

　出力を50オームで終端し、結合出力をスペアナに接続してみたのですが、周波数によって約6dBの変動がありました。無視出来ない誤差が生じてしまいます。
　また周波数によって結合度が変化し、一定ではありません。周波数特性は数dBの変動内で一定と思っていました。「そんな高級品ならジャンクでも安くはない」・・・・・そうですねHi。
　一流メーカーの製品でも周波数依存性はあります（アンリツのMP520シリーズを調べてみてください）。6dBの変動が小さくなれば、周波数特性を加味して測定データを補正すれば使えそうです。
　私にとっては、送信出力に対する不要スプリアスの相対レベル値が必要であり、絶対値は求めていません。

SG出力+10dbmに設定、F=10-990MHzを10MHzステップで測定
スペアナのマーカー機能を活用、最小分解能0.2dbm
測定後、入力0dBmに計算で補正しグラフ化
BNC+ATTは、次項で説明

　6dB変動の原因は、結合出力のインピーダンスミスマッチで定在波が発生するためです。出力にインピーダンスメータBR-400を接続し、入出力に50オームダミーを接続して結合出力のリターンロスを測定すると変化し、ピークの周波数が今回の測定結果と近似しました。
　対策として結合出力に手持ちのアッテネータ6dBを接続したところ、信号の反射が抑えられ、±1dBの変動に収まりました。（上図参照）近似曲線もまずまず引けます。
　-10dBのアッテネータならもっと良好なデータが期待できますが、一応使えそうなメドを得ました。

　今後は、上記近似曲線を参考にデータを補正することにします。たとえば144MHzの送信出力で3倍の432MHz成分が相対値で-60dBの場合、上記曲線カーブから430MHzは144MHzに比べ5dB結合量が大きいので、-65dBに相当すると考えます。
　今までのデータも、逐次見直します。