アンテナ・アナライザのソースを表示

[[Image:SWR analyzer measuring a dummy load.jpg|thumb|250px|アンテナ・アナライザで[[終端抵抗#ダミーロード|ダミー・ロード]]の SWR と複素インピーダンスを測定している様子。MFJ Enterprises Inc. MFJ-269。]]
'''アンテナ・アナライザ'''は、[[アンテナ]]、[[伝送路]]、[[共振回路|同調回路]]、[[フィルタ回路]]等の、様々な電気的な値を測定することができる簡易的な[[測定器]]である。'''SWR アナライザ'''、'''RF アナライザ'''としても知られている。

== 目的 ==
アンテナ・アナライザは主に[[アマチュア無線]]家が[[無線]]の送受信に関わる各種機器、部品、[[給電線]]などの調整を行ったり、正常な状態に調整されているかを確認したりするために用いられる。

アンテナを製作し、実用できる状態にするには、一般的に調整が必要である。調整する際に、アンテナの現在の [[定在波比|SWR]]、[[インピーダンス|複素インピーダンス]]（[[電気抵抗|純抵抗分]]および[[リアクタンス]]）、[[共振]][[周波数]]、使用可能な周波数の範囲などの値を知ることができると、非常に効率的に調整ができる。調整後もこれらの値が分かっていれば、アンテナをより有効に利用することができる。

[[同軸ケーブル]]や[[フィーダー線|平行二線式フィーダ]]といった給電線について、SWR、電気的な線路長、速度係数（短縮率）、[[Q値|Q]]、[[損失]]、共振周波数、複素インピーダンスを知り、適切に調整することは、'''アンテナ系''' ('''空中線系'''とも。[[送信機]]、[[受信機]]、あるいは[[トランシーバー (無線機)|トランシーバー]]のアンテナ端子からアンテナを含む回路の総称) を良好な状態で使用するために重要である。

アンテナと給電線との[[マッチング (無線工学)|整合]]、給電線と[[無線機]]との整合といった、[[高周波回路]]のインピーダンスを知ったり調整したりすることも重要である。

同調回路の共振周波数や Q、フィルタ回路の SWR や[[周波数特性]]（減衰量と周波数範囲）を知ったり調整したりすることも重要である。

== 仕組み ==
アンテナ・アナライザは、高周波[[発振回路|発振器]]で微弱な信号を発生させ、高周波[[ブリッジ回路]]により測定した結果を[[周波数カウンタ]]やその他で表示する。

== 用途 ==
アンテナ・アナライザは以下のような用途に使用できる。

=== アンテナの測定 ===
目的の周波数でアンテナが最良の利得を得るようにするための値を測定できる。SWR、複素インピーダンス、共振周波数、周波数帯幅などである。

インピーダンスを測定し、アンテナがリアクタンス分を持っていれば、それを打ち消すようなリアクタンスを持つ[[コイル]]や[[コンデンサ]]を接続し、そこに給電することで純抵抗のみを持つようにでき、アンテナからの[[電波]]の[[放射|輻射]]を最大にすることができる。

SWR が悪い値を示したら、アンテナのインピーダンスと給電線（アンテナ・アナライザ）のインピーダンスとが異なっている（不整合である）ことを示す。アンテナのインピーダンスと給電線のインピーダンスとの両方が分かれば、インピーダンス変換を行うのに、どのようなインピーダンス比の[[変圧器|トランス]]を使用すれば整合が取れるかを調べることができる。

共振周波数は、アンテナが最も良く働く周波数である。送受信する頻度が最も高い周波数にアンテナの共振周波数を調整すると効率的である。

周波数帯幅は、共振周波数を中心に、どれくらい周波数がずれてもアンテナとして使用できるかを示す値である。送受信する周波数がただ 1 つではなく、例えば 50 MHz～54 MHz の任意の周波数である場合、アンテナがこの周波数帯全部で実用になるのか、それより狭い周波数帯幅でしか使用できないのかが分かる。アンテナは、共振周波数からずれるにしたがって SWR が悪化し、整合しなくなる。SWR が高い状態で無理に使用すると、送受信の利得が下がるだけでなく、送信時に送信機の終段管（[[真空管]]または[[トランジスタ]]）が痛んだり壊れたりする場合がある。

=== 伝送路の測定 ===
伝送路（同軸ケーブルまたは平行二線式フィーダ）は、一般に'''[[特性インピーダンス]]'''を持つ。伝送路の両端に、特性インピーダンスと同じインピーダンスを持つ機器（ふつうは無線機やアンテナ）を接続して使うと、伝送路の長さに関わりなく、伝送路のどこでもインピーダンスは特性インピーダンスと等しくなる。

伝送路の片方を伝送路の特性インピーダンスと同じ[[抵抗器|無誘導抵抗器]]で終端し、もう片方をアンテナ・アナライザに接続して測定すると、SWR は 1:1 を示す。もし違っていれば、伝送路のインピーダンスが実際は公称値と異なっているか、断線しているかである。もちろんこの時、アンテナ・アナライザの出力インピーダンスは伝送路のインピーダンスと同じにしておく必要がある。

伝送路が切断している場合、あるいは終端を開放している場合、アンテナ・アナライザは伝送路の物理長や電気長を計測することができる。

アンテナ・アナライザは伝送路の速度係数（短縮率）を調べることができる。速度係数が分かると、アンテナをスタックにする際に、分岐させる伝送路を電気長で 1/4 波長にしたり、ターンスタイル・ダイポール・アンテナを作成したり、シュペルトップ・[[バラン (電子工学)|バラン]] ''Spertopf balun''（バズーカ・マッチ ''Bazooka matching'' としても知られる）を作成したりするときに役に立つ。

=== スタブの試験 ===
アンテナと給電線とのインピーダンスを整合させるために、[[スタブ (回路)|スタブ]]を取り付けることがある。スタブの測定をする場合、1/2 波長の整数倍のスタブは終端を短絡させて、1/4 波長の奇数倍のスタブは終端を開放させて測定する。

スタブを使用する周波数において、1/2 波長の整数倍の長さのスタブを調整するにはリアクタンスが最大になるように長さを調整し、1/4 波長の奇数倍のスタブを調整するにはリアクタンスが 0 かなるべく 0 に近くなるように長さを調整する。

=== 等価インピーダンスの測定 ===

==== 直列等価インピーダンスの測定 ====
接続した[[負荷]]の直列等価インピーダンスが測定できる。抵抗分を変えないでリアクタンスを打ち消すには、表示されたリアクタンスと反対の特性を持つリアクタンスを負荷に直列に接続すればよい。つまり、表示されたリアクタンスが誘導性なら容量性のリアクタンスを接続するということである。

==== 並列等価インピーダンスの測定 ====
接続した[[負荷]]の並列等価インピーダンスが測定できる。抵抗分を変えないでリアクタンスを打ち消すには、表示されたリアクタンスと反対の特性を持つリアクタンスを負荷に並列に接続すればよい。つまり、表示されたリアクタンスが誘導性なら容量性のリアクタンスを接続するということである。

=== 反射損失と反射係数との測定 ===
インピーダンスの不整合があると、入力した高周波信号の一部がインピーダンスの不整合な点で反射されて戻ってくる。この時の損失を[[反射損失]]（リターン・ロス）という。一般的に、同軸コネクタや給電点などがインピーダンスの不整合な点となり得る。

反射損失とは、入力した信号と反射された信号の比をデシベルで表したものである。VSWR を <math>VSWR\,\!</math> とすると、反射係数 <math>\rho\,\!</math> は、
:<math>\rho = \frac{VSWR - 1}{VSWR + 1}\,\!</math>
となり、反射損失 <math>RL\,\!</math> [dB] は、
: <math>RL = 20 \log_{10} \rho\,\!</math> [dB]
となる。アンテナ・アナライザはこれらを測定することができる。

=== その他 ===
この他にも、様々な値を測定することができる。

== 関連項目 ==
*[[ネットワーク・アナライザ (高周波回路)]]
*[[ディップメータ]]
*[[SWR計]]
*[[インピーダンス・メータ]]
*[[アンテナ]]
*[[インピーダンス]]
*[[定在波比|定在波比 (SWR)]]
*[[バラン (電子工学)]]
*[[給電線]]
*[[同軸ケーブル]]
*[[フィーダー線]]
*[[マッチング (無線工学)]]

== 参考文献 ==
*屋田 純喜, “アンテナ・アナライザを使ってみよう！,”''CQ ham radio'', CQ 出版社編集部 (ed), [[2008年]][[12月]]号, 東京都, 2008年, pp. 56 - 61.
*MFJ Enterprises, Inc., ''MFJ HF/VHF/UFH SWR ANALYZER Model MFJ-269 INSTRUCTION MANUAL'', Starkville Mississippi USA: MFJ Enterprises, Inc., [[2002年|2002]]

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[[Category:電気・電子計測機器]]
[[Category:無線工学]]
[[Category:電子工学]]
[[Category:アマチュア無線]]
[[Category:アンテナ]]