スペアナの周波数帯域と感度特性測定実証実験

弊社が自社内で行いました微弱信号原からの弊社測定機材でデジタル電波信号の測定確認がされた実験結果の報告をさせて頂きます。
また使用した機材はADVANTEST社U3661スペアナと高周波専用アンテナ(AOR社DA5000ディスコーンアンテナとRH-118ダブルリッジホーンアンテナ対応周波数1〜18GHz)さらに外部プリアンプには100KHz〜10GHz利得32dBのプリアンプを繋ぎさらに高価な高周波用ケーブル(SUHNER社製SUCOFLEX104ケーブルと接続コネクタはSUHNER+HUBER社のコネクタを使用しています。

仮の送信機(デジタルコードレス電話の親機からの出力信号2.4GHz帯とそこから付帯して出力される多数の高調波成分を測定しています。)から出力されるデジタル電波信号は凡そ10mW前後の出力?(尚、電話機のマニュアルには正確な出力の表記は有りませんでした。ただ到達距離が100mとの記載が有ります。此れは実際の盗聴器等の出力に限りなく近い出力値ですので一定の参考には成るかと思います。)

このスペアナのモニタに観測されている最も高い信号の値(およそ2.45GHz周辺)の電波が、本来の信号(原信号)成分ですが、其れより高い周波数帯に多数出現している高調波(元の信号の倍数で出現するが、本来排除されるべき不要な信号成分)と呼ばれます。(プリアンプをOFFの状態の時には綺麗に抑制されている様に見えますが、プリアンプをONにして超高感度測定時にはハッキリ観側される様子を表しています。下の図では最高第11次高調波まで計測されている所もあります。)

尚、画像を小さくすると画面の認識度が悪くなる為、あえて大きな写真を使用しています。
スペアナ ADVANTEST社 U3661
アンテナ AOR社 DA5000
(送信機からアンテナまでの距離は1m)送信機側の出力は一定
測定周波数範囲 0MHz〜3.2GHz
内臓プリアンプ OFF
外部プリアンプ OFF    アンテナからの直接入力のみの場合
スペアナ ADVANTEST社 U3661
アンテナ AOR社 DA5000
(送信機からアンテナまでの距離は1m)送信機側の出力は一定
測定周波数範囲 0MHz〜3.2GHz
内臓プリアンプ ON
外部プリアンプ OFF    アンテナからの直接入力でスペアナの内臓プリアンプのみをONにした場合
スペアナ ADVANTEST社 U3661
アンテナ AOR社 DA5000
(送信機からアンテナまでの距離は1m)送信機側の出力は一定
測定周波数範囲 0MHz〜26.7GHz(フルスパンモード)
内臓プリアンプ OFF
外部プリアンプ OFF    アンテナからの直接入力のみの場合
スペアナ ADVANTEST社 U3661
アンテナ AOR社 DA5000
(送信機からアンテナまでの距離は1m)送信機側の出力は一定
測定周波数範囲 0MHz〜26.7GHz(フルスパンモード)
内臓プリアンプ OFF
外部プリアンプ ON    アンテナとスペアナの間に外部プリアンプの利得約32dBを通した場合
スペアナ ADVANTEST社 U3661
アンテナ RH-118 ダブルリッジホーンアンテナ
(送信機からアンテナまでの距離は3m)
測定周波数範囲 0MHz〜26.7GHz(フルスパンモード)
内臓プリアンプ OFF
外部プリアンプ OFF    アンテナからの直接入力のみの場合
スペアナ ADVANTEST社 U3661
アンテナ RH-118 ダブルリッジホーンアンテナ
(送信機からアンテナまでの距離は3m)
測定周波数範囲 0MHz〜26.7GHz(フルスパンモード)
内臓プリアンプ OFF
外部プリアンプ ON    アンテナとスペアナの間に外部プリアンプの利得約32dBを通した場合

画面右端の周波数出力で僅かに測定限界周波数の26.7GHzの第11次高調波成分の電波がしっかり計測されている事が確認されています。

この実験結果より、一般に超高周波帯での電磁波測定では(特にマイクロ波帯など)では使用する周波数帯に対応した「高周波専用のアンテナ」を用い、さらには高品質な「高周波専用の同軸ケーブル」や「周波数保障型の接続コネクタ」等を使用した所で、ただ単にそれらを繋ぐだけでは(上の左側写真の様に殆ど信号は計測されていない状態)、特に電波出力が微弱な盗聴器等の発信源の特定や電波出力測定などでは充分な調査を行ったとは言い切れないと言う問題(感度の問題)、や測定時の見落とし等が発生する恐れが多々有ります。

今回の測定実験の結果(上のスペアナ写真右側の感度特性値)から観て、真に高周波を測定しようと思うならば、まず測定条件を整えた上で、さらに高性能なプリアンプ(入力側と出力側で使用する周波数に対するSWR値が十分に低い、高利得、高品質のプリアンプ)が必要であると言う事が十分理解戴けたと思います。この高周波測定の難しい所はこのSWR特性を十分理解し、アンテナからプリアンプ、スペアナまでの利得計算をする事と特に使用するアンテナなども十分吟味する事から始まるものだ思います。


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