狭帯域スペアナもどき


 広帯域スペナナは、測定帯域を100kHz以下にして、分解能をあげて、TXのIMDを測定しようとすると、VCOのC/Nが悪いため、まったく測定することができません。市販のスペアナはYIGオッシレータを使って、高純度かつ周波数直線性の良好な特性を実現しています。最近でこそ、2-4GHzくらいのYIGがジャンクで手に入るようになりましたので、スペアナもずいぶん自作しやすくなりました。


ジャンクで入手したYIG発振器

 しかし、送信機のIMDが見たいと思っていた1994-95年当時はジャンクでさえYIG発振器は数万円(5万くらい?)していたような気がします。これでは無銭家の私には手が出ません。それで、当時スペアナを作ってやろうと思ったとき、広帯域でスプリアスを見るのを主眼とした機器と狭帯域で送信IMDや送信スペクトラムを見るための機器を分けて作ろうと考えました。こうすると、高価な部品を用いないでに済むからです。

 下図がその構成図で、単純なシングルスーパー受信機という格好です。もともと、ハムバンドの測定とIFのバンドスコープ機能が実現できればいいと思っていたため、大幅に簡略化しました。これも、全ハムバンドを作ったわけではなく、50,14,3.5,9MHzの4バンドに留めました。ただし、その他の任意の周波数(〜70MHzの100kHzくらいの帯域)は外部局発入力に自作PLL方式SGをスイープモードでつなぎこめば測定できます。


自作狭帯域スペアナ(もどき)の構成図

 測定帯域を100kHzくらいの幅に限り、IFを10.24MHzに取ったので、入力のフィルタはほとんど必要ありません。もっとも、イメージ周波数にあたるところに被測定物のスプリアスがあれば別ですが、受信機のように無数の信号から目的信号のみを抽出するわけではなく、ある程度特定した周波数帯域を測定するので、こんな簡便法もアマチュア用途には存在し得ると思っています。ただし、内臓のOSCを持つ50,14,3.5,9MHz帯についてはトップに簡単なBPFをつけました。

 IFフィルターはラダーで組みました。帯域は500Hzと1kHzです。ラダーフィルターはうまく作ると、通過帯域内位相直線(=遅延フラット、振幅特性はなだらかな山形)に近くできます。これはMH1996年6月の50MHzSSB機のフィルタ特性を参照してください。スペアナでスイープしてパルス状の入力を観測するとき、つまりスイープされた測定信号、たとえばキャリアがIFフィルタに入力されると、IFフィルタを通過した出力はインパルスレスポンスとなります。通常のチェビシェフやバターワース型のフィルタのように波形伝送に主眼が無く、帯域外振幅減推量に重きを置いて設計されたフィルタのインパルスレスポンスは、長い時間にわたり振動・減衰します。これは、ログアンプを通ると、主信号のあとに、お化け(=フィルタを通ったインパルスが振動減衰してLOG出力に現れること)が生じることになります。IMDを測る場合、このお化けとIMD成分が重なっては、何を測っているのかわからなくなりますので、スペアナのIFフィルタは波形伝送に適した(お化けの出ない)ものでないといけません。位相直線型フィルタの場合、このおばけが出にくくなり、「応答素性のいい」フィルタが作れます。よくはわかりませんが、作ったラダーフィルタの振幅減衰特性を見る限りガウシアンフィルタもしくはベッセルフィルタに似ている特性が得られます。もっとも、当方、位相特性が測れるようなTR4172/3のトラジェネ付き(20年前に1000万円以上していた)なんて高級測定器を所有していないので、実のところ、位相特性(遅延特性)がどうなっているかよくわかりませんが。(でも一般に振幅特性がなだらかな山形になっていると、遅延特性は平坦に近くなるようです。)


自作ラダーフィルタ(左:1kHz6素子 右500Hz8素子)


測定写真(実はMH1996年6月号の写真です(写りが悪くてすみません)

しかし、このスペアナもどきも、最近出番がありません。禁断のジャンクスペアナの最大分解能帯域が100Hzなので(もっとも実用は1kHzまでです!)、こちらで自作機器のIMD特性概略を把握することができるようになり、気安さから、ほとんどの場合はMS62Bを使ってしまうからです。しかし、「もどき」でも作ってみると、いろいろ「でんきのげんり」がわかって、楽しい思いをしたことは事実です。
(2002.2.16)