ベクトルネットワークアナライザとは？初心者向けの基礎と使い方共起語・同意語・対義語も併せて解説！

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高岡智則

年齢：33歳性別：男性職業：Webディレクター（兼ライティング・SNS運用担当）居住地：東京都杉並区・永福町の1LDKマンション出身地：神奈川県川崎市身長：176cm 体系：細身〜普通（最近ちょっとお腹が気になる）血液型：A型誕生日：1992年11月20日最終学歴：明治大学・情報コミュニケーション学部卒通勤：京王井の頭線で渋谷まで（通勤20分）家族構成：一人暮らし、実家には両親と2歳下の妹恋愛事情：独身。彼女は2年いない（本人は「忙しいだけ」と言い張る）

はじめに

ベクトルネットワークアナライザとは、RF（無線周波数）回路の特性を測定する機器です。信号の反射と伝達を詳しく解析することで、アンテナやパッシブ部品、回路の品質を評価します。

基本の仕組み

測定された信号を使って、Sパラメータと呼ばれる特性を算出します。Sパラメータは反射係数と伝送係数を表し、周波数ごとに「どれだけの信号が反射するか」「どれだけ伝わるか」を示します。

どうやって機器を使うのか

ベクトルネットワークアナライザには通常、信号源、受信部、校正機能、接続部が組み込まれています。測定を行う前にはキャリブレーションと呼ばれる調整を行い、ケーブルやアダプタの影響を補正します。

具体的な測定項目と読み方

主な測定はS11、S21、S12、S22と呼ばれるパラメータを取り、周波数軸上のグラフとして表示します。S11は反射、S21は伝送を表します。データは通常、振幅と位相の組み合わせで読み解きます。

現場での活用例

実務では、アンテナ設計、無線デバイスの品質管理、回路の最適化などに使用されます。小型のラジオや衛星通信機器の設計時には、部品の接触不良や配線の影響を事前に見つけ出すのに役立ちます。

測定データの読み方と注意点

データは通常、周波数ごとのグラフとして表示されます。色分けされたグラフを見て、どの周波数帯で性能が良いかを判断します。読み方が難しく感じる場合、最初はS11とS21の傾向だけを追うと理解が進みます。

項目	説明	例
S11	反射係数	アンテナの戻り損失の評価
S21	伝送係数	伝送効率の指標
キャリブレーション	機器補正	ケーブル長や端末の影響を補正
周波数	測定した周波数の範囲	1 MHz〜3 GHz

最後に、使い方のコツとして、最初は短いケーブルと標準的な部品で練習し、キャリブレーションの理解を深めると良いでしょう。

まとめ

ベクトルネットワークアナライザは、無線機器の心臓部とも言える測定機器です。正しく使えば、設計段階の問題を早く見つけ、信頼性の高い機器作りにつなげられます。

ベクトルネットワークアナライザの同意語

ベクトルネットワークアナライザ: RF回路の伝達・反射特性（Sパラメータ）を周波数領域で測定・表示する測定器。VNAの正式名称。
VNA: Vector Network Analyzerの略。機器の英語名称で、国内外で広く用いられる略称。
ベクトル型ネットワークアナライザ: ベクトル型の特性を測定するネットワークアナライザの別称。Sパラメータの位相と振幅を同時に取得するタイプ。
ネットワークアナライザ（ベクトル型）: 広義のネットワークアナライザの中で、ベクトル測定に対応するタイプを指す表現。
RFネットワークアナライザ: RF領域の周波数を対象に測定するネットワークアナライザ。
高周波ネットワークアナライザ: 高周波領域での伝送・反射特性を測定する機器。VNAの別称・用途表現。
Sパラメータ測定器: Sパラメータを測定する機器。VNAの主要機能の説明として用いられることがある。
Sパラメータ計測器: Sパラメータを測定する機器の別表現。
反射係数測定器: 反射係数（S11/S22）などを中心に測定する機器。VNAの基本機能の一つを指す表現。
散乱パラメータ測定器: Sパラメータを測定する機器の別称。理論上の名称として用いられることがある。
周波数応答測定器: 周波数ごとの応答（振幅・位相）を測定する機器として表現されることがある。

ベクトルネットワークアナライザの対義語・反対語

スカラー・ネットワーク・アナライザ: ベクトル情報を扱わず、振幅だけを測定するネットワークアナライザ。位相情報を取得できない点が、ベクトルネットワークアナライザ（VNA）と対になります。
時間領域測定器: 信号を時間領域で測定・表示する機器。VNAは周波数領域のSパラメータを測るのに対し、時間領域測定は別用途で使われます。
オシロスコープ: 波形を時間領域で観測する基本的な測定器。位相関係や伝送特性を直接は測らず、VNAの対になるイメージです。
スペクトラムアナライザ: 信号の周波数成分を分析する機器。VNAがネットワークのSパラメータを測るのに対して、スペクトラムアナライザはネットワーク特性自体を提供しません。
パワーメータ: RF信号のパワーのみを測定する機器。ベクトル測定に必要な複素振幅・位相情報は含まれません。
非ベクトル測定機器: ベクトル情報を提供しない、振幅・時間領域・単純な測定に留まる機器全般を指す言い換え。VNAの対義語として用いられます。

ベクトルネットワークアナライザの共起語

Sパラメータ: 散乱パラメータのこと。ベクトルネットワークアナライザがポート間の関係を複素数で表す指標。S11は入力端の反射、S21は伝送量などを表す。
S11: ポート1の反射係数を表すSパラメータ。入力のインピーダンス整合の程度を示す複素値。
S21: ポート2への伝送パラメータ。ポート1からポート2へ信号が伝わる程度を示す複素値。
S12: ポート2からポート1への逆伝送パラメータ。
S22: ポート2の反射係数を表すSパラメータ。
校正: 測定の基準を決め、測定誤差を最小化する準備作業。
キャリブレーション: 校正の別名。VNAの誤差を補正する工程。
SOLT法: Open/Short/Through/Load の4ステップで標準キャリブレーションを行う方法。
オープン: 開放端を用いたキャリブレーションステップ。
ショート: 短絡端を用いたキャリブレーションステップ。
スルー: Through の日本語表現。直通端を用いたキャリブレーションステップ。
ロード: 負荷端を用いたキャリブレーションステップ。
ダイナミックレンジ: 測定可能な信号の最大振幅と最小振幅の比。通常dBで表す。
周波数範囲: 測定対象の周波数帯域。VNAがカバーする範囲。
インピーダンス: 電気回路の抵抗と位相を表す指標。代表値はZ0=50Ωなど。
インピーダンス整合: 測定機器と信号源のインピーダンスを揃えること。反射を減らす要因。
ポート: 測定の入出力端子。複数ポートがある場合は番号で区別する。
反射係数: 入射端での反射の程度を表す指標。Γで表すこともある。
伝送特性: Sパラメータを用いて伝送の特性（減衰・位相変化）を表現。
位相: 信号の波形のずれ。Sパラメータの位相情報を表す。
振幅: Sパラメータの絶対値。信号の大きさを表す。
リファレンスデータ: キャリブレーション後の基準データ。測定結果を相対化するために使う。
キャリブレーションキット: Open/Short/Through/Load などを含む、キャリブレーションに使う部品セット。
ポート拡張: 測定ポートの長さを延長して測定を安定化させる手法・設定。

ベクトルネットワークアナライザの関連用語

ベクトルネットワークアナライザ: 高周波信号を用いて2端子デバイスのSパラメータを測定・表現する測定器。反射と透過の特性を周波数領域で可視化でき、インピーダンスマッチングや伝送特性の評価に使います。
Sパラメータ: 散乱パラメータの略。2端子ネットワークの反射と透過を複素数で表す指標で、S11/S21/S12/S22の形で表現されます。
S11: 入力ポートの反射係数を示すSパラメータ。DUTの入力端での反射特性を表します。
S21: 入力ポートから出力ポートへの伝送係数を示すSパラメータ。正方向の伝送の利得・損失・位相を表します。
S12: 出力ポートから入力ポートへの逆伝送係数を示すSパラメータ。逆方向の伝送特性を表します。
S22: 出力ポートの反射係数を示すSパラメータ。出力端の反射特性を表します。
散乱パラメータ: Sパラメータの総称。2端子ネットワークの周波数応答を複素数で記述します。
反射係数: 端子に入射した信号がどの程度反射されるかを示す複素数。Gamma（γ）として表されることが多いです。
透過係数: 端子間の信号伝播の度合いを示す指標。S21/S12として表現されます。
特性インピーダンス: 伝送線路の標準インピーダンス。VNAの基準ゼロとしてZ0を用います。
インピーダンスマッチング: 測定対象とVNAの参照インピーダンスを揃え、反射を最小化すること。
Smithチャート: Sパラメータの複素表示を平面上のチャートに描く可視化ツール。マッチングの直感的判断に役立ちます。
キャリブレーション: 測定誤差を補正する準備作業。正確なSパラメータを得るための前処理です。
SOLT法: Short-Open-Load-Throughの4つの標準を用いるキャリブレーション法。
TRL法: Through-Reflect-Lineを用いるキャリブレーション法。伝送線路の特性を用いて誤差を校正します。
Through-Reflect-Line: キャリブレーションのうちの一つで、スルー・反射・ラインを標準とします。
ショート: Short。測定端を短絡させ、反射特性を作る標準。
オープン: Open。測定端を開放して反射特性を作る標準。
ロード: Load。既知の終端抵抗を接続して負荷反射を作る標準。
スルー: Through。2つのポートを導通させて伝送特性の基準を作る標準。
参照平面: 測定対象の近くに設定する基準点。配線の影響を分離するために使います。
ポート拡張: リファレンス平面をDUTの前後へ移動して、測定対象の特性を正確に評価します。
キャリブレーションキット: ショート・オープン・ロード・スルー標準と、それに付随するアダプタやケーブルのセット。
DUT: DUT（Device Under Test）：測定対象の2端子デバイス。
2ポートVNA: 2つの測定ポートを備えたベーシックなVNA。
4ポートVNA: 4つの測定ポートを備えたVNA。多端子デバイスの測定や差動測定に対応。
アダプタ/コネクタ: 機器間を接続する部品。インピーダンス整合や反射の原因になることがあります。
ケーブルロス: 測定ケーブル内で信号が減衰する現象。参照平面を適切に設定して補正します。
ダイナミックレンジ: VNAが扱える最大と最小の信号レベルの幅。広いほど微小なSパラメータを測定可能。
周波数レンジ: 測定可能な周波数帯域。デバイスの用途に合わせて設定します。
周波数スイープ: 周波数を連続的または段階的に変化させ、データを取得する測定方式。
表示形式: Sパラメータの表示形式。|S|（振幅）、位相、デシベル、実部/虚部、Nyquist表示など。
Touchstone形式: Sパラメータデータの標準ファイル形式。拡張子は .s1p、.s2p など。
データ解析: 取得したSパラメータデータを解釈・処理する作業。インピーダンス変換やマッチング評価を含みます。
デ-エンベディング: 測定フィクスチャの影響を除去してDUTの真の特性を抽出する処理。
時間領域測定(TDR): VNAを用いて時間領域の反射応答を得る手法。欠陥検出に有効です。
誤差項: VNAの内部誤差を表すパラメータ。キャリブレーションで補正します。代表例としてDirectivity、Source Match、Load Match、Trackingが挙げられます。
測定不確かさ: 測定値の信頼性を表す不確かさの見積もり。規格やキャリブレーションで評価します。
インピーダンス変換: Sパラメータから別のインピーダンス表現へ変換する処理。Z/Yパラメータへの変換も含むことがあります。