<MS2601A>
さて、TGとの結合ですが、当然のごとくローカルを結線するだけで動作確認ができました。なので、この話題は置いておき、ちょっとMS2601Aって単独でどれくらい使えるのかチェックしてみることにしました。やっぱり、私の主な利用領域はスパンが5〜10kHzの狭帯域なので、これを重視してみて見ましょう。
まず、このスペアナはYTOのC/N劣化がないのか検証します。ざっくりと、アンリツのカタログに載っていたMS2601「B」の50kHzスパンの写真と比べて取得してみたのが、下の写真です。比べてみると、殆ど同じような波形が得られているので、まぁ、一次スクリーニングはパスということにします。
校正用キャリアを測定した図
ただしF=50MHz
アンリツのカタログから抜粋した図(MS2601B)
ただしF=2000MHz ソースは不明だがCAL信号と見え方はそん色ない。
では、カタログのスペックである10kHz離れでのC/N<−80dBC(RBW=100Hz)がクリアしているのか見てみます。このスペックは10kHz離れで−100dBC/Hzと等価のはずですから、もし、OKならば、最新のR3477(−98dBC/Hz@10kHzオフセット)より良好?な特性であるということができます。以下の写真はちょっと無理をして、この検証を行おうとしたものです。
スパンを20kHzとして、背面の50MHzのCAL信号をRBW=100Hzで測ったものです。VBWは平均化のために10Hzにしています。ただし、CAL信号のレベルは、表示上−1.9dBmでしたので、REFレベルを10dB下げて、オーバードライブ状態になってしまっています。これはなぜかというと、REFレベルをCAL信号に合わせると、10kHz離れたサイドバンドノイズ(画面両端のノイズです)は、80dBのメモリ表示の下になって、表示ができず、どれくらいなのか解らなかったので、ノイズレベルを上げてみたのです。これによって、測定系の非線形から、サイドバンドノイズが上昇することも考えられますが、CAL信号が1信号なので、この上昇は「無い」と無茶振りしています。図を見ると、10kHz離れのノイズは−84dBC(−104dBC/Hz)くらいありますので、この状況からはスペックを満足しているので、経年劣化が生じていないと一応は判断できます。
ということで、気を良くして、SSBの音声信号とかの狭い帯域の測定する場合を見てみましょう。
SSB帯域のノイズフロアを測定した図
この写真はスパンが5kHzでRBWが30HzのときのCAL信号です。ノイズフロアはREFレベル−74dB近辺に見えます。このスペアナではこれが限界になります。RBWフィルタのシェイプは、裾が閉まっていて私的にはいい形なのですが(なにやらキャリア近傍のスプリアスで膨れているようにも見えますが:笑)、2-トーン信号でIMなどを見ようとするとREFレベルから−10dB以下くらいに信号レベルを落とす必要があるので、IMを測るダイナミックレンジとしては60dBくらいがせいぜいということになります。これではちょっと物足りないですね。
そもそも、なんで−100dBC/Hz@10kHzオフセットと、比較的YTOのC/Nがいいにも関わらず、こうなるのかというと、まずは、先の図を見てください。スパンが10kHzくらいの領域ではノイズレベルがずいぶん盛り上がって見えます。これは本機だけの現象で、正常な機器ではこのようなことは無いのか、あるいは総てのMS2601がこういう状態なのかはわかりません。PLLのループ特性のチューニングでこのノイズは変化するので、もしかしたら調整すれば改善できるのかもしれません。サービスマニュアルもDLしたので、一丁トライしようかとも思いました。しかし、よくよく考えてみると、他に表示が100dBレンジのスペアナがごろごろしているなか(R3267,TR4171、HP3588あるいはMS2683A、あるいはAPB-3&PCスペアナ)これの少々の改善に力を入れるかい????・・・というところです。 もしかしたら苦労しても改善できないかも・・・・と考えたら、ここで心が折れてしまいました。結局、自作のTGは使えるが、製造年代を考えると、所有する他のスペアナよりはお釈迦になる確率の高いMS2601Aを、所有しつづけるメリットは無いなと判断しました。(こんなことは最初から解っていたことだが、改めて認識。といより、ポピュラーなスペアナに触っておきたかったという気持ちのほうが強かったのでした。)
ということで、一週間ほど、そばに置きましたが、買った値段と同じ価格でオクに出したら、半日で売れてしまいました。以前、落札した時は、まったく人気が無かったのに、今回はどうしたことでしょう?ちょっとしたタイミングで売買の成立するタイミングがあるのでしょうね。そういえば、以前にR3477を売ったとき、同じR3477(ただし取扱説明書つき)がこちらよりも12万円も高い値付けで、「これは売るのに苦労するだろうなぁ」と思っていて、事実数ヶ月間さらされていましたが、これも気がついたら売れていました。なんにしても、このあたりは「出会いのタイミング」が大切なようです。今回の件も、引き取っていただいて大変ありがたいことだと感謝しております・・・チャンチャン(笑)。
<アンリツ2683A+狹帯域オプション> 【2015.2.28】
最近、ちょっとふざけた記事を書きましたが、実は、昨今の狭帯域スペアナの入手難に関して危機感を感じています。というのも、私の好きなHP/アンリツの狭帯域測定のできる機種が絶滅の危機を迎えている感じがしているからです。すでにIF帯域スペアナであるHP3588/9、TR4171らは寿命に近く、いつ壊れてもおかしくありません。また、昔の巨大スペアナ達(HP8568、アンリツMS611、武田理研TR4172等)は、完全に寿命が来ています。そのような環境下、今後のスペアナ入手はどうしたらいいでしょう?
一つの答えがAPB3を始めとした、PCベースのDSP処理スペアナです。これはこれで極めてスグレモノなので、事実上、最後の砦なのですが、欲を言えば、PCではなく独立して単独使用のできるコンパクトな狭帯域スペアナが欲しいですねぇ。もちろん、ここでの狭帯域スペアナとは、10kHz以下のスパンでRBW=10〜30Hzが実用的な100dBの管面ダイナミックレンジで使えるものと言う意味であり、別に使用可能周波数範囲は高くても一向に構いません。ただ、あまり周波数域が広いと壊れやすいですけど。
まぁ、最新の高性能機種を選べば、この要求条件は簡単に満足できてしまうのですが、お財布には厳しいものがあります。高級車を一台買うつもりで、キヨミズの舞台から飛び降りるという勇敢なアプローチもありますが、そこまで趣味の「一つ」に投資するかい?と問われると、ちょっと微妙です。何せ、投資すべき対象物は無線だけではなくて、欲しいものは無限にあります(笑)。でも老後を楽しく遊ぶために、今から用意しておくというのも、まぁ一興と考えてもいいのですが、現在、そこまでの踏ん切りはついていません。リタイヤ直前になったら考えるかもしれませんが(笑)。
さて、当面の「シノギ」候補として、何かないかと考えていたのですが、HP856Xコンセプトの新しいヤツはどうかと思ったのです。このコンセプトはC/Nのいいローカルをもち、RBWが小さい(300Hz以下とか)はIFフィルタリングでスペクトラム抽出をするのではなく、FFT等のディジタル処理に任せる、あるいはスイープしてもいいけど、IFフィルタの替りにDSP処理のFIRフィルタとかを用いる・・・というタイプです。
HP856Xは好きなのですが、さすがに古いので、今後10年以上もの期間、無傷で楽しく一緒に遊ぼうと思うと、正直不安が残ります。ということで、築浅ものに目を向けると、アンリツMS2683Aと狭帯域オプションの組み合わせとかが候補に挙がってきました。なので、まずはどの程度見えるのか、チェックできないものかという気になります。良さげなら、この手のデモノは少ないのですが、手に入れて、そばに置いてもいいかな?と考えたのです。
この狭帯域2683Aは、一回ですがオク出品されていた記憶があります。当時は、あまり狭帯域スペアナ絶滅の危機に困っていなかったので、スルーしていましたが、特性だけでも見るために落札しても良かったか(ダメなら回転売買!笑)と今になって後悔しています。
そうこうしているうちに、実は、最近、この狭帯域2683Aを店頭でいじる機会がありました。自家製のポータブル発振器(なんのことは無い14MHz帯のXOです)を持って行って、近傍C/N、スプリアスを見ることが出来ました。2683Aは技術解説がNET上にありますが、YTOのC/Nの様子について、若干気になっていることがあったので、それを確認したかったのです。その、懸念ですが、解説には、下記に示すごとく−100dBc/Hzになる「C/N劣化領域」があるように見えるのです。
<解説-1>
これは実際に見てみないとまずいぞという話になります。このC/NだとRBW=30Hzでみると15dBもアップして−85dBCにもなっちまうからです。これが単純なノイズの盛り上がりならば、かなり「見えて」しまってうざいはずです。ということで、スペクトラムを測ってみたのが、↓の写真です。
<1>span:10kHz @
<2>span:5kHz @
<3>span:5kHz A
いやー、どうも−85dBCとかいうレベルじゃないですねぇ。スプリアスで−70dBCですから大変です。一番上の<1>は10kHzスパンでの見え方です。+/-1.2kHzくらいのところに-70dBCのスプリアスが見えます。使った試験用クリスタル発振器では+/-10kHzの範囲で-90dBC以下のスペクトラムをHP3588Aで観測しているので、これは明らかなスペアナ由来のスプリアスです。同じく<2>はスパンを5kHzにした場合で、<3>はスペアナを別体にした場合です(今回は2台観測できましたので)。ただ、解説に記載のあったC/Nの劣化領域とは直接リンクしていないようにも見えます。でも、2台測ってこんな感じなので、やっぱりスペアナ由来のなんらかのスプリアスがあるんだと思います。たしかオクに出ていた機種の波形も、こんな感じだったように思います。もしかしたら記憶違いかもしれませんが。
ところで、これでは、私の常用領域では壊滅状態になります。本機は移動通信機器の測定用に設計してあるので、帯域外ノイズ(隣のチャネルやバンドに落ち込むノイズ、歪)を正確に測るために、そのあたりの領域のC/Nには特に留意しているが、いまどき、スパンが5〜10kHzなんて、古代の通信方式であるSSBなんぞをまともに測定する用途なんて、、プロじゃ通常考えられないので、近傍スプリアスの低減はさぼっちまった・・・というのが真相なのでしょう。コスト圧縮のためには普通のアプローチだと思いますし、これは目くじら立てて責められるものでは決してありません。
ただ、「私には」受容し難い・・・それだけなのです。
いつも見る帯域に、この量のスプリアスでは、管面80dBのダイナミックレンジしかないMS2601より劣るということになっちまうからです。IFフィルタ(DSP?)のシェイプはおきいにいりだったので、これは本当に残念です。ベース機(MS2683A)の用途が広帯域信号の測定用なので、無理に狭帯域オプションなんかつけて、大昔の変調なんか見るんじゃねーーーぞと、アンリツの開発者に怒られそうです(笑)。でもね、見たいのは我慢できないのですよ。これは根源的な欲求なのです。。。。って一体何を言ってるんじゃ(笑)?
ということで、この機器の購入は思い留まったのですが、じゃあ、このあとどーしたらいいんじゃーーーー?
<R&S FSEA-30> 【2015.5.2】
導入部の昔話は置いておいて、今回のR&S製品ですが、「いつかは○△□◎」と言う古い○ヨ△の車のキャッチコピーがあるように、測定器とくれば、米国のHP(決して、アジレントやキーサイトではありませんよ)とドイツのR&Sがいつかは使いたい二大巨頭だったわけです(って昔話に戻っている!)。古き良き時代の米国の宝、HPはそれなりに味わう事ができたので、次はドイツ帝国の末裔R&Sをいつかは味わいたいと思っていました。
ただ、やはり出物は多くありません。多分、日本の弱電業界では、スペアナといえばHP>タケダ理研>アンリツという序列が共通認識で、資金に応じて、メーカーを選んできたのでしょう。古い時代のR&Sの機種なんて、一部の好きものが集う研究機関あたりでしか購入されてなかったのじゃないでしょうか(言い過ぎか)?
で、そのスペックを見てみると、今回落札したFSEは、当時としては、かなりの高級機種ではないかと推測しています。20年ほど前ですから、測定対象は第一世代のディジタル移動通信方式に対応しているようで、一方、アナログの方式の測定も視野に入っているようです。アナログといっても狭い帯域とはいえ、位相変調方式ですから、帯域はFMみたいなもんで結構広がります。なので、ローカルのC/Nはそんなに気を付けなくてもよさそうなものですが、実は、当時としては驚異的な値なのです。このFSE型スペアナは、C/Nに応じて2系列(20/30シリーズ)あり、また、周波数帯域の違い(A/Bシリーズ)によってもC/Nが異なります。私らが使う帯域で最良のC/Nを実現しているのはFSEA30シリーズで、これは周波数帯域が20Hz〜3.5GHzのものです。汎用スペアナでスタートが20Hzって、ローカルのキャリア近傍C/Nに相当な自信がないと規格にはできません。
前からこの機種はいじってみたいと思っていましたが、程度の良い出物が少なく、動作品にはかなりの値付けがされていたように思います。最近のオクでは動作するかどうかわからないが、なんとなくOKそうという雰囲気のFSEB−30が15万くらいで2台立て続けに落札されていたのは見ていましたし、実は一回は参戦もしたのですが、周波数帯域の広いブツは、必要以上に高値になるので、私は、途中で引き返してきました。と言ってるうちに、今回、待望のFSEA−30シリーズが出たのです。さっき書きかけて飛ばしたのですが、これこそ、10kHz離れのC/Nが120dBC/Hz@500MHz(実力は124dBC/Hz)という、狭帯域のIFスペアナであるTR4171より「ちょっと悪い」程度の特性です。これは当時の汎用広帯域スペアナとしては、本当にすごい。まさに当時の汎用スペアナでは、C/Nの観点からは頂点を極めたような機種であると考えられます。現行機ではHPに、この手のC/Nを有する機種(なんと今は138dBC/Hzなんてのがある)がありますが、現行クラウンマジェスタ、現行レクサスGS、旧5シリーズ、あるいは旧Eクラスとかがが買える金額ですから半端じゃありません。しかし、もともとこれはSSBの測定なんか歯牙にもかけない超高級機種ですから、アマチュアの選択枝にはなり得ません。(値段のこなれる20年後はわかりませんけど。)
冗談はさておき、このFSEA−30は20年物ではありますが、周波数帯域がたったの3.5GHz(?)では人気が全くないのか、あっけなく、両手に遥かに届かない額で落札できてしまいました。この前の7GHzモノには人気が集中して、確実な動作が保障されていないにも関わらず15万円まで高騰していたので、今回のブツは私にとってかなりの掘り出し物という位置づけになります。だって、私の場合、逆立ちしたって2GHz以上は使わないからです(笑)。
到着して開梱直後の感想は、思ったより軽いなぁ!でした。30年物のフラッグシップは、下手をすると2筐体(HP8568やタケダTR4172/1)で合計40kg近くありましたから、それに比べて、本機の筐体の大きさは、ちょっと小型ですが、塊感がたっぷりなので、35kg以上はあるんじゃないかと思っていました。ところが、持ってみると、軽々運搬できます。おかしいなと思って、スペックを見ると、なんと23kgくらいしかないのです。こりゃ軽いわけだ!となると、相当にアルミダイキャストのシールドを省略しているのかな?と思ってしまいますが、開腹するまで、実際はワカリマセンね。もしかしたら、手間のかかるIF回路が一部DSP処理化されているのがけっこう効いているのかもしれません。
外観は、なんとでかいLCDでしょう!というのが目につきます。さすがに20年物らしく、現代の高性能LCDとは比べようもありませんが、視認性で問題になるようなレベルではありません。すでに叩き売ってしまった、輝度の落ちたR3267よりは、めちゃくちゃ見やすいので、あまり酷使されてなかったのかもしれません。ただ、この当時はこんなでかいTFTはめっちゃくちゃ高価だったはずで、視野角の狭さ(すこし斜めから見ると全く見えない)を勘案するとカラーSTN液晶なのかもしれません。しかし、それにしてもこんなでかい液晶表示器は相当高価だったはずです。
ところで、パネル面は、結構文字がこすれています。よく使うボタンの文字は消えかかっているものがあり、落札時には、その上に補修のテープ+印字になっていましたが、まぁ、使う上で不便はありません。接触不良も、殆ど気にするレベルではありません。ゆっくり操作すれば、これは十分回避できます。
あと、気になったのは、やっぱりこの機種はWindowsがOSのようですね。NTあたりでしょうか?殆ど出たばかり?のOSを使うのですから大したものです。ということは、気になるのはHDDが搭載されているということです。なんとなく、動作音がするので、これは間違いないでしょう。測定器用に高信頼のHDDだとは思いますが、この先どのくらいの寿命があるのかは、神のみぞ知るというところです。まぁ、私としては買い値を考えると、せいぜい2年も持ってくれれば十分楽しめたと感じると思います。この寿命に多大な期待をしてはいけません。なので、明日クラッシュしても文句は言えません。そういうものと思って諦めるしかないでしょう。
さて、まずは、開口一番、いつもの狭帯域の試験です。結論から言うと、思った通りGoodでした。以下にその様子を示します。
キャリア近傍のスペクトラムの様子(Xtal OSCを電池で駆動)
Span : 1kHz RBW : 5Hz
+/-250Hzあたりのノイズの盛り上がりはソース由来かスペアナ由来かは不明
+/-500Hz以上離れれば、100dBの管面レンジ以下(RBWは5Hzと小さいが)のノイズ量なのはすごい!
昼間の撮影なので、コントラストが低いのはご勘弁を
まぁ、いままで私の入手した汎用スペアナ(狭帯域のIFスペアナを除く)の中では、抜群というか、圧倒的というか、孤高の存在というレベルの特性です。汎用で−124dBC/Hz@10kHzという実力値は伊達じゃありません。以前、R3267ではRBW=30Hzの方がRBW=10Hzよりノイズフロアが低いという不可解な体験をしましたが、そんなことも無く、RBW=5Hzでもノイズフロアは「下がって行き」ます。これだと、現代の機種で−138dBC@10kHzなんてヤツは、管面Dレンジは100dBでは足りなくて、120dBで丁度いいと思われますが、そうなるとログリニアリティが追い付かない?いやいや、いまどき、アナログのログアンプなんて使わないで、DSP処理なら、そんなもん「へっちゃら」でしょう。つくづくすごい時代になったもんです。この前、エンジニアの方に聞いたら、R&Sのスペアナって、当時からDレンジとかが広大で、一目置かれていたという事でした。
気になるDSPによるIFフィルタのシェイプですが、これはもう諦めましょうか。RBW=10Hzとかの領域だと裾は締まっているFIRフィルタの様相を呈しています。この領域だと、まぁ見られるのですが、RBW=Autoで測定してると、設定によっては、見たくない形のスペクトラムを見ざるを得ないケースもあります。アナログのIFフィルタが好きなのですが、そんなことを言ってると時代遅れ親父そのまんまなので、これで手を打ちたいと思います。
さて、どのくらいオプションがついているのか、楽しみだったのですが、なんと、まったくのすっぴんで、変調解析ソフトもついていません。この頃のディジタル移動通信って、たしかπ/4shifted-QPSKとかいう振幅変動のゼロクロスを無くした位相変調方式だったと記憶していますが、そんな簡単なコンステレーションとかも見ることができないのです。一体、何を測る用途で、こんな(当時の)高級スペアナを購入したのでしょうか? 初めて購入したユーザに、そのあたりを聞いてみたい気がします(笑)。
目下のところ、これをHP3588Aと交換して、ベンチに入れるか、あるいは大事にキープしておくか、はたまた、状況が解ったのでまた売り払ってしまうか、思案中です。しっかし、そんなことを考えている間にHDDがクラッシュして、再起不能になる確率も高いのですが、まぁ、この値段なら、そうなってもあまり惜しいとは思いませんので、しばらく傍には置いておきたいと思います。問題は次期メインスペアナを何にするかですね。これは相当額を投資しないと、いいものが無いので、覚悟をしないといけません。できれば墓場まで持って行けるような、築浅モノにしたいのですが、果たして、一体どうなるでしょうか(大笑)。
本器で一番びっくりしたのは、その使用履歴の短さです。なんと累計5日(7629min)ですから、要は殆ど新品じゃないですか。いままで、くすんで古ぼけた年代物のスペアナばかりため込んできた(この前、耐えきれなくなって大放出しましたが:笑)PWZにとっては、破格の良品ということになりますね。市場価格はいくらなのかわかりませんが、搭載オプションを考えると200万ということはなくて300万近辺じゃないかと踏んでいます。もともと、ISDB-TMMなる地上波デジタル放送評価用オプションを内蔵しているところをみると、この関係のメーカーかあるいはモニタをしなければならないどこかの組織からの出物だと思います。ただし、ヤレ加減をみると、殆ど新品状態なので、メーカーからの出物では「ない」と睨んでいます。メーカーならば狭帯域オプションなんて無駄なオプションに金を掛けないでしょうから(想像です)。元所有者がどこかはわかりませんが、殆ど使われたなかったが、リース期限がきたからリース会社に返納され、償却完了なので、廉価で市場流出したと考えるのが自然です。
使用時間の表示
経緯はその辺にして、PWZ的に興味のある点を書き出してみましょう。まずは、何を置いても掃引スピードが速いということが挙げられます。このシリーズとちょい古いMS269Xシリーズは、スペクトラムアナライザモードとシグナルアナライザモードの2つのモードを持っていて、スペクトラムアナライザモードでは、従来スペアナと同じようなタイムスイープですが、シグナルアナライザモードではFFTとなるのが普通です。MS2830A(本機)ではスペクトラムアナライザモードでも50kHzまでは、FFTモードで動いている、すなわち掃引というか測定表示が極めて早い動きになっています。
これは非常に便利で、平均化しても時間が掛からないし、特に真空管PAのIMチューンみたいな時には、絶大な威力を発揮します。速いからと言って、精度が下がるわけではないので、これは涙がチョチョギレるほど素晴らしいです。明らかにMS269Xに較べてスペアナモードの表示速度が向上しているのは、プロセッサ系が相当にパフォーマンス向上しているのだと思います。これを知ってしまうと、従来のスイープ型のスペアナに戻れないほどの悪魔的魅力となります。なので、あまり使うのは止めにしましょう(ってそれでは本末転倒です:大笑)。その様子を以下の表にまとめておきます。、
次に気になる近傍雑音と近傍スプリアスですが、一言でいうと、「使えるレベル」です。私が我慢できないレベルとは、ここに示したようなレベルです。これでは、「狭帯域」と名乗るにはちょっとおこがましいですが、今回のブツであれば、まぁ、十分か・・・というレベルにはなっています。下に測定データを示しますが、DUTはオクで落札したVCXOで120MHz付近のものです。この手のVCXOはDDSのリファレンス用に何個か所有しているのですが、それぞれ、ハム、スプリアスの出方に個性があって、なかなかC/Nのリファレンスになるものがなかったのですが、一応、一番問題なさそうなものを選びました。
測定に用いた発振器
狭帯域@ BW=2kHz
さすがに低周波域ではOSCのハムやらでノイズが膨らむが、これは分離不能(スペアナorDET)であった。
狭帯域@ BW=10kHz
十分に低スプリアスなのがわかる
一方、超良好なC/Nが必要という用途には、APB-3とそのEXTENTIONを使えばいいことで、GHz帯で超高C/Nが要求される用途は私にはありません(普通は不要)。まぁ、この機器は近傍C/Nを測定できるオプションも搭載されており、これを動かすと、下図のようなデータが得られます。これはこれで、非常に便利ではあります。もっとC/NのいいMS2840だともっと素晴らしいことになるのでしょうね。まあ、MS2840なんてそう簡単に安価にオクに出ることはないでしょうが。
C/N測定オプション
これをみると、10kHzオフセットで−110dBC以上が観測できているので、このスペアナの規格は−118dBCですが、まぁこんなものなのかなぁ?と思います。こういう規格の実証に関しては、超高C/Nの発振器が必要になるので、ここではあまり追求はしません。要するに自作アマチュア機器の測定においては十分(すぎる)特性を有していることは明らかです。
あとはIMD特性ですが、IIP3レベルが16dBmとちょっと低いのが気になります。中〜高級機だと最低でも22〜23dBmはあるのですが、本機は若干低めです。ただ、これは補う方法があります。残留C/Nが良好なので、入力ATTを少し入れて、IMを発生しない入力レンジに持っていけばいいだけです。もともと測定系(SSG+コンバイナー)のIMDもあまり良好ではないのですが、とりあえずIIP3=40dBmくらいまでは測定出来ているようです。現時点で限界はどの辺なのかは、見極めていないのですが、IIP3=40dBmが測定できれば、めちゃむっちゃなリニアリティ測定(IIP3が50dBmとかを超えてくるような化け物アンプ、化け物ミクサー等の検討=私はもうやりません:笑)をしない限り、実用上まったく問題ないです。下の写真ではSSGがHP8657Dであまりフェーズノイズが良好でなく、IIP3は40dBmが、ノイズにIM3がマスクされないで見られる最大値に近いです。SSGには若干の近傍スプリアスも見えるようになってしまっています。これは経年劣化かもしれません。
IMD測定例
SSG+Conbinerの出力を観測
測定系でIIP3=40dBmは確保
と、極めてざっくりと特徴(私にとっての注目点)を挙げましたが、これが20万円以下で手に入ったのは、一種の奇跡ですね。これもめぐり合わせというものでしょうか?MS2830Aは、その後も市場に出てくることはあるでしょうが(事実、最近オクで30万円超での落札事例がありました。これはLTE用でしたが、狭帯域測定オプションはなかったので興味はありませんでした)、狭帯域オプション付のものは極めて珍しいと思います。何故なら、狭帯域測定機能なんて、注文者の「趣味でつけた」オプションとしか考えられないからです。真っ当な購入時決済プロセスなら、ISDB-TMMの評価機器にこんなオプションは普通はつけない(要するに稟議書の中身はザル評価状態)ことを考えると、本機は、金はあるけどいい加減な組織が購入し、ロクに使いもしないで、リース会社に返納したのでしょうね。どんな組織かは概略想像がつきますが(大笑)。まぁ、手に入れた個人(=私)にとっては「とってもありがたい組織?」ということが出来ますが。
今後も、こういう「価値あるブツ」がひょっこり出たら、迷わず食いつけるように神経を研ぎ澄ませておきたいと思います。もちろんオゼゼもスタンバイさせておいて(笑)。え?そんなことやってると、また、たくさんのブツを抱え込んで処理に困る?・・・・いかにも有りそうなケースですが、もしそうなったら、また、大売却大会でもやりますかね(大笑)。
<MS2691A> 【2017.4.1】
まずは、この2691Aの出自(しゅつじ)に関してのコメントです。搭載オプションとしては携帯電話基地局の特性測定用のソフトが入っています。今で言うところのLTEなる通信方式の解析ソフトです。私は、こちらにはまったく興味がないので、良くわからないのですが、落札時に同梱されていたのは、高精度パワーメータ用センサー、USBメモリー、取説ディスクでした。ジュラルミンの移動用トランクは有りませんでした(こいつは有っても邪魔になるだけなので、かえって好都合です)。この付属品の中では、私的にはパワーセンサーが一番価値がありますが、残念なのは周波数が50MHz以上とのことです。これでHFも測れたら、もう、市販の精度の不確かな「パワーメータ」なんて要らなくなる(TSSへの申請時にパワーメータの品名を問われたことがありましたが)のですが、まぁ、諦めることにしましょう。
Power Meterの外観
測定事例
最上段が絶対値で、中段はある時点(=設定する=ボタンを押す)の絶対値と、
現在の上記絶対値との偏差を表す。当するに変化を見たい時に使うようだ。
このパワーメータの誤差は0.1dBですから、おまけに2016年1月に校正済みのシールがありますので、まぁ、真値では2%程度の誤差になるわけで、これは安い市販のアマチュア用「パワーメータとやら」は、余裕で10%〜20%は誤差があるのに比べると、随分と高精度であることが解ります。もっとも、保証認定されるには、こんないい加減な機器で測ってもOKなのでしょうから、このパワーメータは十分な精度ではあります(もちろんATTの正確な測定が必須になりますが)。
おっと、脱線です。ところでくさなぎくんのお兄さんこと金谷さんの自作よもやま話への書き込みによると、この手のセット販売は、携帯基地局の落成検査・メンテナンスに用いるようで、リースアップ後に市場放出されるものなのだそうです。その真偽は置いておくとして、オクでの落札時における加熱状態は普通だったといったところでしょうか。これも、ぎりぎり20万で落札できましたから、まぁ高くはありません。その後は、いろいろな知識が広まったのか、これよりは若干高い値段で取引されているようです。何せ、まだ現行カタログ品(そろそろ型落ちしても全然不思議ではないが)なので、PWZ的には「驚異的な安さ」と思っていましたが、そのあと落札した2830Aをみてしまうと、ずいぶんと魅力が霞んで見えます。
さて、前回と同じように、実使用時間を見てみると
使用時間
89337minなので、約62日ということになります。今の私のメインスペアナの一台であるMS2683Aが308日なので、これは工場のライン設置だったのが予想されますが、今回のブツは、そんなに長い時間動作してるわけでもなさそうです。そういえば、MS2683AはバックライトオフSWがあって、これは液晶のバックライトが蛍光管であることを表していますが、2691Aも2830AもそんなSWはありません。さすがにLEDバックライトになったのだと思います。これなら、いくら「つけっぱなし」にしても照度が下がることは無いに等しいので、かなり安心できます。昔、所有したアドバンテストのR3267も若干表示が暗かったので、蛍光管を替えようとしたら、中古スペアナが一台買えそうな値段だったので、(表示が本気で暗くならないウチに)急いで売り払ったのですが、今回購入したブツ達はそうした心配はしないで済むのは、大きなメリットです。
おっと脱線です。
前に書いた2830Aに準拠して、特性を見て行きます。まずは、前回、感動したスイープスピードです。実は、2830AはスペアナモードでもSPAN=50kHzまではFFT処理でしたので、「爆速」でしたが、2691Aのスペアナモードは、通常スイープの様に見えます。IFはディジタルフィルタに見えますが、表示は遅いです。比較を以前の表に追記しておきます。スペアナモードの速度は2683A並みに遅く、ここではスペアナモードでもFFTができる2830Aがかなり優位です。また、シグナルアナライザモードのFFTでも、2691Aは5mSと測定時間が表示されるのに対して、2830Aではなんと0secと表示されていて、実際の描画スピードも2691Aの数倍は速いように見えます。これはすごいです。
実は、スペアナモードで高IIPなDUTを測ろうとすると、ノイズ低減の(=IMを高いダイナミックレンジで検出する)ためにRBWを下げるのですが、こうすると激遅モードになってしまって、特に平均化なんかやろうとすると、もうダメです。昔のTR4171で測っているのを思い出してしまって閉口しました。なので、スペアナモードのIM測定は鬼門です。これは後述します。
まずは、単一信号のC/Nです。下記に示すように、高C/Nを謳っている機種ではありませんが、くさなぎくんのお兄さんのHPにある事例と同様で、十分なC/Nがあって余計なスプリアスとかも見当たりません。使えるレベルと判断しています。ついでなので、スペアナとシグナルアナライザの両方で測った近傍C/Nの様子を掲載しておきます。
スペアナモード SPAN=2kHz
スペアナモード SPAN=10kHz
シグナルアナライザモード SPAN= 2.5kHz
シグナルアナライザモード SPAN= 10kHz
今回の2691AもC/N測定オプションがついていましたので、これもざっくりと見ておきます。下記に示しますが、流石に10kHzオフセット時に−118dBC/Hzを実現している2830Aには敵いませんが、それでも、−109dBC/Hz近辺ですから立派な値です。2691Aはカタログには10kHzオフセット時のフェーズノイズの値は規定されていないのですが、まぁ、十分な値を得ています。このくらいでないと、カタログ上の入力周波数下限が50Hzとは書けないはずですから。
フェーズノイズ特性
次はIMDの特性評価です。すでに2830AではIIP3が低くても十分なIMD特性が得られているので、2691AはIIP3が23dBmで7dB程度高くなってるので余裕があるはずです。前回とまったく同じ方法で測定してみたのが下記の図です。
シグナルアナライザによるIMD測定
さて、今回は、さらにスペアナ/シグナルアナライザのアナライザ機能のうち、アマチュアにも少し関わりのある領域の機能を試してみました。
(1)周波数偏移(SA機能)
周波数&位相の変化を見ることができます。今回は分かりやすいFM復調をしてみることにします。FSK/PSKの周波数、位相偏移の様子がディスプレイに現れます。1kHzのトーンで最大周波数偏移が50kHzの場合の復調信号が下記の図です。
周波数偏移を表示
FM変調波を検波した形になる
1kHzの信号が復調されて、その最大周波数偏移(p−p)値は、マーカーのδをみると100.419kHzになっているので、ほぼ、SSGに設定した値(50kHz)と等しくなっていることが解ります。ディジタル変調(FSK)でも同じように扱うことができそうです。その場合は復調された信号は、データ信号になります。また、同じように、位相変調も復調可能です。
(2)占有帯域幅(SPA機能)
信号の99%電力が集中する帯域幅を計算してくれます。(1)のFM信号の占有帯域幅を測ったのが下記の様子です。
専有帯域幅の測定例
これによると、105.7kHzということになります。
(3)チャネルパワー(SPA機能)
帯域を決めると、その帯域に落ち込むスペクトラムの電力を積算してくれます。(1)の信号で帯域を150kHzとしたときが、下記のとおりです。
チャネル電力の測定例
こkではチャネル幅を150kHzに設定(白い枠)
これから、2.67dBm/150kHzとなっています。実は、SSGのキャリア出力の表示は2dBmですから、変調信号でもそれっぽい値になっています。SSGのATT誤差を考えるとスペアナが正しいのは言うまでもありませんが。
(4)隣接チャネル漏えい電力(SPA機能)
これは、FDM(周波数分割多重)信号(=要するにチャネルの概念がある通信)において、自チャネルから隣のチャネルにどのくらい信号が漏れてくるかを測っています。(1)の信号で、OBWが約100KHzなので、この信号は150kHzおきに配置できると仮定して、自CHの上下150KHz(隣接チャネル:青色表示)、上下300kHz(次隣接チャネル:緑色表示)の指定帯域(ここでは150kHz)に落ち込む雑音が、自CHの電力に対してどのくらいの相対値を有するか、計算してくれています。、
隣接チャネル漏洩電力の測定
これをみると、隣接CHには少し雑音の漏えいがあって、−67dB、次隣接CHにはほとんどなくて−76dBになることが解ります。実際のシステムでは変調系のフィルタリング、PAの直線性(ディジタル変調の場合)でこの漏えい電力は変わってきます。
まだまだ多くの機能があるのですが、実は、この機能は全てMS2830Aでも同じように測定できます。おまけに、測定スピードも速いです。ところで、本来のデジタル変調解析機能は、あまり興味がないので殆ど触っていません。なので、これらは、なにかわかることがあったらその都度、記載を追加していくことにします。
この様に、ざっくりと見てみると、2691Aよりは2830A(+狭帯域オプション)の方が「私の利用するシーンにおいて」は明らかに使い勝手が良好です。さすがに、新しいブツのほうが「安くても」旧機よりは、気分よく使えるという「原則」は覆らないようです。仔細に見て行けば、2830A(+狭帯域オプション)>2691Aとはならない部分もあるのでしょうけど。そのせいかどうかはワカリマセンが、アンリツのHPでは2830Aの方が、2691Aより上位に(あくまで視覚的位置だけですが)ランクされています。最初は、新しい順に並べたのかなぁ?と思ったのですが、実力を検証してみると、2830Aの方が上位にあると見ても、あながち間違いではないと考えています。それが、2840Aであれば、その差(=もちろんPWZ的観点でしかありませんが)はもっと開くのは、言わずもがなですね。
さて、この2691Aですが、当座は使う頻度も低そうなので、どうしようか考え始めました。2830Aは新しいので、最悪故障したならば、アンリツの正式サポートを受けられるため、そのサポート代を稼ぐために、2691Aは売却してしまう・・・・という解もあるように思えてきました。ま、これは急ぐ話ではないのでゆっくり考えますかね(笑)。
<追加情報> 【2017.4.5】
MS2830のオプション66なる位相雑音低減オプションのHFにおける効果について考えてみました。いままで120MHz帯のXOを使ってC/Nを測っていたのですが、これを10MHzの基準発振器に置き換えて、改めてC/Nを測ってみました。それが以下の図です。
MS2830Aの10MHzにおける位相雑音特性
これをみると、カタログの能書きどおり、1kHz〜100KHzで位相雑音が低減できているように見えます。信号源のC/Nがどうなのかはわかりませんが、10kHz離れならば、YTOのC/Nより悪いということはないでしょう。この図から10kHz離れで-113.9dBC/Hzと、規格の-118dBC/Hzには及びませんが、かなりのいい値が得られています。一方、1kHz以下に関しては効果が薄れていく(ノイズが上昇)するように見えます。
さて、この機種はオプション66がないと、-100dBC/Hz以下のローカルですから、上記特性では位相雑音の抑圧効果が認められると思います。下図はカタログに載っていた、2830Aのオプション66が無い場合の位相雑音特性です。カタログから切り抜いてきました。
2830Aのオプション無し時の位相雑音の例
これをみると、CFが10MHzと低い場合はどのようなのかよくわからないのですが、まぁ、同じYTOの発振周波数が低域では、C/Nが極端に良くなるとも考えにくいので、まぁ、仮に良くなっているとしても-100dBC/Hz以下ということはないでしょう。そうなると、オプション66による10kHzオフセット時のC/N改善量は-100-(-114)〜-97-(-114)=14〜17 (dB)ということができます。なので、10MHz近辺でもオプション66改善効果があるのではないかと考えられます。実際、C/N規格が-118dBC/HzのHP3588Aと比べても、低域以外はほとんど同等のC/N特性の描画を得ています。なのでこれはこれですごいことだと思います。
一方、2691についても測ってみたのが、下図です。信号源はMS2830Aと同じものを使っています。
MS2691Aの10MHzにおける位相雑音特性
これだと10kHz離れでは、MS2830Aに比べて約5dB程劣化しているようです。ただし、このMS2691のシンセは100Hz〜1kHzのC/Nがけっこう良好で、これに関しては好感が持てるところです。しかし1〜2kHz近辺のC/N劣化ははっきりと描画に現れますので、こちらは頂けないですね。
<MS2830を用いた測定(改善)例> 【2017.5.14】
いろいろMS2830Aを弄ってきて、ちょっとの工夫で特性を大きく改善できる項目があることがわかりましたので、以下に示しておきます。このような運用をることで、私の日常運用ではほとんどこれ一台で測定を賄うことができるようになりました。ただ、もちろん、TGは付いていないので、その対応はMS2683Aにお任せではありますが。
【1】C/Nの改善
もともと、このMS2830Aは狭帯域のC/N改善オプションがついていて、HFでもそれなりの特性を得ています。ただし、ある事柄がきっかけて、さらに、特性の良い測定ができることが解りました。そのきっかけが以下の図です。
197MHzのOSCのスペクトラム
RBW=30Hzでも100dBのレンジがノイズレス!!!それも平均化せずの1スイープ!!!
この発振器は、オクで仕入れた発振器(下図)ですが、APB-3のEXTENTIONを作った時に測定したことがあるやつです。
197MHzのOSC内部写真
こののスペクトラムを見ると、写真のキャプションにあるとおり、ノイズフロアが100dBC以下になっています。RBWは30Hzですから、10log30=15dBを加えると、キャリア近傍を除いて115dBC/Hz以下にはなっているということになります。10kHz離れではどうなってるかを見ると、
197MHzのOSCのフェーズノイズ
なんと126dBC/Hzという、偉い良好な値を得ています。どうやら、この周波数領域では2830Aのカタログスペックを余裕で満足する値になっているようです。シンセサイザのC/Nなんかはこのあたりの周波数で測ると、「丸裸」になるほど素性が見えてしまうということになりますね。
とすると、次に思い浮かぶのは、HFの信号ならば、こちらのC/Nのいい周波数帯域に追いやってしまえ・・・・周波数変換だ・・・・でしょう。
まずは、以下にMS2830Aの基準信号を見てみましょう。
10MHzの基準信号のスペクトラム
RBW=30Hzのワンスイープですから、−90dBC以下(これだって十分低い)ではありますが、まぁ、ノイズフロアがざわざわしていますね。この信号を下図のように周波数変換してしまいます。
周波数変換して測定
そうすると、MS2830AのC/Nのいい周波数領域に持っていくことができて、下図のようになります。
周波数変換した10MHz基準信号のスペクトラム
HFでダイレクトに測定するよりC/Nが良好
これを見ると、HFの信号でも十分なC/Nを持って観測できることが解ります。特にシンセサイザのC/Nとかを測定するには、この方法は十分に有効だと考えれます。この場合のローカル信号は、このような特殊なジャンクでなくても、100MHzのOSCモジュールとかを2〜3逓倍して、DBMのローカルレベルくらい(〜7dBm)まで持ち上げればいいわけですから、スペアナを弄ってるような方は、目をつぶっていてもできる簡単な回路になります。
これで、HF〜50〜200MHzくらいまでは、MS2830Aで十分に低いC/N特性で測定できるようになったということになります。もちろん、200MHzから上の周波数はスペアナ単体でこの特性が得られます。
【2】オーディオ帯の周波数特性改善
次にオーディオ帯について考えてみます。
MS2830Aの入力周波数帯域は9kHz〜となっています。ということは、オーディオ帯域の測定は「できない」と考えるのが普通です。この場合、理由は以下の通りです。
@スペアナの入力回路(ミクサーまで)のF特性がオーディオ帯まで伸びていない
Aシンセサイザのローカルノイズがキャリア周辺で良好ではない
の2つです。通常の廉価版で〜9kHzの入力F特性を謳っているスペアナは、まさに上記の@Aの欠点を共通で備えています(笑)。ただし、MS2830Aは狭帯域C/N向上オプションを装着すれば、Aは大きく改善されているので目指すはポイントは@の改善に収斂してきます。
もともとオーディオ帯の測定であれば、APB−3が十分すぎる特性を持っているのですが、このMS2830Aをあえてオーディオ帯で使おうとする理由は後述します。まずは、無理にMS2830Aにオーディオ帯信号をつっこむとどうなるかをお見せしましょう。
TRX305の無信号時復調ノイズのスペクトラム
低域が大きく減衰している
これは、以前お見せしたTRX−305の無信号時雑音の復調オーディオ出力を見たものです。おっと、DCに近づくにつれて、なんだか「低域がえぐれた」スペクトラムになってしまっています。これは、スペアナのF特性が低い周波数まで伸びていなくて、減衰してしまっていることを示しています。入力回路のカップリング時定数が小さくて、9kHz以上の周波数の信号入力しか保証していないためです。
この補正を行うにはどうしたらいいでしょうか?案として以下の2つが考えられます。
@スペアナの入力回路が上記のような微分特性(要するにHPF)ならば、それを補正する積分特性の補正回路(要するにLPF)を用意して、F特を補正する。(ただし、上図を見ると、かなり減衰が激しいので、復元できるか??)
ADUTの信号周波数をオーディオ帯からアップコンバージョンして、スペアナの有効な帯域に移動させて観測する。
です。@はオペアンプ一個でできるかもしれませんね。ただ、失われた周波数成分を補償しても意味ある物理量になるのかは、保証できませんが。一方、【1】の絡みから、DBMで周波数変換してみるというアプローチも面白そうです。ローカル信号としては、MS2830Aの背面に10MHzの基準信号が出ています。DBMをドライブするには、若干レベルが足りませんが、50Ω系で測定すると3dBmくらいはあるので、DBMの変換ゲイン低下を承知で下図のような構成を考えます。
この回路で、先のTRX305の復調出力を測定してみたのが、下図になります。
TRX−305本来のフラットな復調ノイズスペクトラム
どうです、周波数設定もジャスト10MHzを加えるだけなので、あまり測定時の設定に無理がありません。この「キモ」は、DBMのIFポートのF特性がDCからOKであるという特徴を使っています。実際は、F特性のうねりがあるかもしれませんが、そんな特性が気になるならば、APB−3でも使えばいいことで、私がこのような測定系を提案するのは理由があります。それは、
★★★ SDRの感度を測ろうとするとAGCのオンオフ、ノイズリダクションの有無等の条件を考慮すると、実受信時の信号のS/Nをダイレクトに測りたい。これはオーディオアナライザがあれば可能だが(S/N=0dBなんて領域は測定可能かどうかは知りません)、これ以上、測定器を増やしたくないので(というかオーディオアナライザは、機能の割にはみんなが手を出すので高価)、MS2830Aでなんとかしたいということなのです。★★★
実信号受信時は、無信号時と異なり、AGCやノイズリダクションによってフロアノイズレベルが変化してきます。アナログ無線機では、そのあたりはあまり考慮する必要ななかったので、レベルメータさえあれば、S/Nが比較的容易に測定できました。
話が少しそれましたが、要はMS2830Aの持つ機能を使ってこの要求(=感度測定に必要な復調S/N測定)を実現したいのです。まず、復調信号のレベルは簡単にマーカーのピークサーチで測定できます。問題はノイズ量です。MS2830/2691ではこの図のように、ゾーンマーカーを使ってその帯域内に落ち込むノイズ量(積分値)を計測できます。帯域がフラットであれば、例えば1kHz幅のノイズを測って、必要帯域(2.4kHzとかのAF帯域)に換算して、先のピーク値と比較すれば復調S/Nを測定することができます。
ノイズのラインは-47dBm/10Hz程度に見えますから、1kHzあたりのノイズ量はその20dBアップ(=10LOG(1000/10))なので-47+20=-27dBmとなって、下の1kHzあたりの雑音量(-27.39dBm)に等しいことがわかります。
ゾーンマーカーでノイズ量を測定
1kHzのゾーンマーカー内に含まれるノイズ量を積算することができる
ノイズ量は***dBm/1KHzと表示されることに注意
積算する帯域幅はゾーンマーカーの周波数幅に相当する
ゾーンマーカーで信号レベルを測定
1kHzのゾーンマーカー内に含まれる信号のピークを表示させている
信号レベルは***dBmと表示されることに注意
また、SDRではないアナログ無線機のように、IF帯域がフラットでは無いケースもありますが、その場合はゾーンマーカーを、復調トーンの周波数的に上下で(トーンを含まないように)必要な帯域だけ設定し、そのゾーン内の雑音を積分した値を加えてノイズ量とすることも可能です。これで実信号受信時のS/Nをスペアナで測ることができるようになりました。
上記の信号だと、復調信号が-29.56dBm、ノイズが帯域を2.4kHzとすると-27.39+3.80=-23.58dBmとなってS/Nは-29.56-(-23.58)= -5.98dBとなってしまいます。これだとS/Nがマイナスなので、耳を澄ませば、かすかに1kHzの復調信号が聞こえる程度です。念の為にこの信号って、時間領域だとどんなふうに見えるか、というと以下の図のようになります。
S/N=-6dBの復調信号(1kHzが隠れている)
たしかに、1KHzのトーン成分が見えるところもありますが、ほとんど雑音に埋もれているのがわかるでしょう。こんな信号もスペアナで工夫すれば、S/Nの測定が実信号受信時に測定できるということになります。重ねて書きますが、SDRのようにディザやノイズリダクション処理、またAGCの処理によっても、信号がある時と無い時の雑音量は変わってくるので、無信号時の雑音量を測って、はい、これが「N」ですとは言えないのです。
さて、このような周波数変換法によってスペアナの低域特性を改善する場合、オーディオ帯のIMDを測ろうとすると、これは、若干工夫が居るでしょう。この方式を使うのであれば、測定系のIMD特性をしっかり把握したうえでの使用が必須になります。もし、これに満足できないのであればAPB−3を担ぎ出すことになると思います。
はい、この様に、DBMを持ち出して、周波数変換をすることで、MS2830Aの得意な領域での測定法をまとめてみました。いずれも、実際の測定においては大いに有効なオペレーションになります。ただ、先にも書きましたが、この場合、特に【2】で受信(復調)帯域内IMDを測ろうとするには、付加回路(DBM)の歪特性を十分に把握して、適性な信号レベルを入力することが必要なのは言うまでもありません。