スペクトラムアナライザ （Spectrum analyzer ）は、横軸を周波数 、縦軸を電力 または電圧 とする二次元のグラフを画面に表示する電気計測器 である。略してスペアナ と呼ばれることが多い。表示は、画面を左から右に周期的に掃引される光点によってなされる。高周波 用と低周波 用があり、原理・構造が異なるので分けて説明する。
無線 関係の仕事をする場合の基本測定器である。総務省 の告示する文書等では、スペクトル分析器 と呼ばれる。
高周波用スペクトラム・アナライザの一例ローデシュワルツ 製携帯型スペクトラム・アナライザ）
一般的なスペクトラムアナライザは、画面のある四角い箱で、フロントパネルに操作用のボタンやダイヤル、1個の入力端子（N型コネクタ が多い）と校正用信号を出力する端子を備える。
測定用入力端子のインピーダンス は50Ωが一般的であるが、75Ωのものも存在する。
目盛りは、縦軸がオシロスコープ と同様、四角形状の目盛りdivision （略記はDIV ）で表される。横軸が、掃引周波数範囲で表されSPAN （スパン）と呼ばれる。
最も単純なモードでは、測定可能周波数の最低周波数（画面の左端）から最高周波数（画面の右端）までが、掃引により連続的に表示される。通常は連続して掃引される。
必要に応じて、横軸については中心周波数 とスパン、または周波数範囲を、縦軸についてはREFレベルおよびスペクトラムアナライザ入力段のアッテネータ を調整する。特にアッテネータの調整は正しく測定するために重要であり、十分な知識の無いままに操作すると、誤った測定データを取得してしまう。
次に、RBW （Resolution Band Width; スペクトラムアナライザIFフィルタの帯域幅）を目的に応じて設定するが、ノイズ やデジタル変調 信号は、RBWによって電力または電圧が変わるため、十分な知識の無いままに操作すると、誤った測定データを取得してしまう。
殆どの高周波用スペクトラムアナライザはヘテロダイン 式で、基本的にはヘテロダイン式のラジオ や受信機と動作に違いは無い。近年はダイレクトコンバージョン式もある。横軸の掃引はラジオのチューニングダイアルを低い周波数から高い周波数に回しているのと等価である。縦軸はラジオのSメータ の振れの大小と等価である。近年ではLimeSDR のようなソフトウェア無線 でアナログ-デジタル変換器 を介してデジタル信号 に変換後、高速フーリエ変換 で周波数の分布を表示する機能を備える機種もある。
10万円台の安価なものから1000万円以上するものまで、様々である。また、自分で作るキットが数万円で販売されている。[ 1]
低周波における周波数特性の測定および騒音測定においてスペクトラム・アナライザを使用する。
低周波用のスペクトラムアナライザはオクターブ バンドで分割されたバンドパスフィルターの集合体で出力に一定の時定数を持たせて表示するものが一般的である。近年ではバンドパスフィルターを用いたハードウェアのスペクトラム・アナライザから入力をAD変換 して高速フーリエ変換の結果をバンドパス表示に再計算して表示するタイプが多く見られるようになってきた。
高速フーリエ変換を用いるものはFFTアナライザ と呼ばれることが多い。
オクターブバンドはIEC 61260によって規格化された1octあるいは1/3octのものを用いるのが一般的であり、1/3octで分割した場合は27～33バンド程度の表示をおこなう物が多い。
実際の測定ではリアルタイムでの表示と一定時間の加算平均を表示する手法があり、機種によっては結果のメモリー への記録およびプリンター などへの外部出力が可能となっている。
後述の「オーディオ機器用スペクトラムアナライザ」に搭載される出力端子が無い物もある。
簡易な物は数万円から、校正されたマイクロフォン との組み合わせで販売されている物は十数万円から市販されており、スペクトラムアナライザを機能の一部として搭載している多機能オーディオアナライザまで範疇に含めると、高級機は数百万円程度である。
ここでは専用機を発売しているメーカーを列挙し、汎用PC上で動作するソフトウェアは除外した。
1980年代～90年代に発売されたラジオカセットレコーダー の一部やミニコンポ 、カーオーディオ にもスペクトラムアナライザが搭載されていた。また、コンポーネントステレオ用としても販売されていた。グラフィックイコライザー と一体になっている製品もある。高級オーディオ では省かれたり、必要なときだけ取り付けるなどされる。拡声機器 用としても使われている。Windows Media Player やニンテンドーDSi サウンドにも音声ファイル再生時の視覚エフェクトにスペクトラム・アナライザの機能がある。これらの多くは特定の周波数毎に棒グラフ の高低の表示で表す。音源の周波数特性を管理したり、グラフィックイコライザーで調整した結果を確認するのに使われる。
装飾的な意味合いが強い物もあり、測定用のものと比較して極めて粗い表示しか出来ないものや測定ではなく単なる演出である物などがある。
上述の測定用「低周波用スペクトラムアナライザ」を代用する事も可能であるが、入力端子の形状が異なる、オーディオ用としては必須とされる出力端子が無い、ステレオ用としては２チャンネル必要、設定が必要、高価という欠点がある。
高速フーリエ変換 - デジタル式のスペクトラムアナライザに用いるアルゴリズム 。低周波用はこちらのタイプが主流になりつつある。ソフトウェア無線 - 徐々にソフトウェア無線のオプションとしてスペクトラムアナライザの機能を備える機種が増えつつある。
