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アプリケーションノート
第1章：はじめに
パルススペクトラムの基本
スペクトラム・アナライザは、元々、レーダー送信機の出力を調べることを目的として設計されました。パルスレーダー信号は、一定の繰り返し周波数、一定のパルス幅／形状、一定の振幅を持つRFパルス列です。スペクトラムの特性を調べることにより、パルス幅、占有帯域幅、デューティーサイクル、ピーク／アベレージパワーなどのパルス信号の極めて重要な特性を簡単かつ高い確度で測定できます。スペクトラム・アナライザのさらに重要なアプリケーションとして、送信機のミスファイア／周波数引き込み効果の検出があります。このアプリケーションノートでは、パルス信号の測定を支援することを目的としており、スペクトラム・アナライザ／シグナル・アナライザの操作、表示されたパルススペクトラムの解釈について説明しています。
パルス信号のスペクトラム表示を説明するためには、基本波と多数の奇数次高調波から構成される方形波を題材とするのが最良のアプローチです。正弦波とその奇数次の高調波を1枚の方眼紙上に同時にプロットして、瞬時値をすべて加算します。十分な数の高調波が正しい振幅および位相で加算されると、結果として得られる波形は方形波に近くなります。基本波周波数によって方形波のレートが決まり、高調波の振幅は次数に反比例します。
方形パルスは、この原理の延長線上にあるに過ぎません。奇数次と偶数次の両方の高調波成分を持ち、その高調波の振幅と位相を正確に変化させることにより、任意の波形をプロットできます。スペクトラム・アナライザは、波形を周波数軸上で効果的に分離し、波形に含まれている基本波と各高調波を正確に表示します。
立ち上がり時間がゼロで、オーバーシュートなどの異常のない理想的な方形パルス列を考えます（図1aを参照）。このパルス列は時間軸上の表示なので、パルス列のスペクトラムを調べて個々の周波数成分に分解する必要があります。図1bは、基本波、第2高調波、一定の電圧を重ね合わせて示しています。プロットされる高調波の数の増加に伴って、パルスが方形パルスに近づいていく様子が分かります。無限個の高調波がプロットされると、結果として表示されるパルスは完全な方形になります。この場合のスペクトラムプロットは、図2のようになります。
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