Khi đo cáp và ăng ten trên cột hoặc trong hầm thiết bị, kỹ sư hiện trường thường chỉ có một máy cầm tay, một bộ chuyển đổi và vài chục phút trước khi trời tối. Vấn đề là phần lớn thời gian đó bị tiêu vào việc đặt sai tham số quét, để rồi ra một đường DTF nhìn thì đẹp nhưng không đủ độ phân giải để phân biệt đầu nối lỏng với chỗ nước vào cách đó nửa mét.
Bài này tập trung vào phần số học quyết định chất lượng phép đo hiện trường: quan hệ giữa dải quét, số điểm, tầm đo và độ phân giải; sau đó nói thẳng về giới hạn của máy cầm tay đối với phép đo nhiễu xuyên điều chế. Nền tảng tham số S và hiệu chuẩn đã được trình bày trong bài tham số S là gì và hiệu chuẩn VNA khi đo RFIC.
Return loss cho biết “có vấn đề”, DTF cho biết “vấn đề ở đâu”
Hai phép đo bổ trợ nhau chứ không thay thế nhau. Return loss hiện trường đo tỉ lệ công suất phản xạ trở lại, tức hiệu suất truyền công suất của cả hệ thống — đây là chỉ tiêu nghiệm thu. Nhưng một con số return loss xấu không nói cho ta biết lỗi nằm ở đầu nối trên đỉnh cột, ở đoạn jumper, hay ở chính ăng ten.
DTF khoảng cách tới lỗi giải bài toán định vị: máy quét theo tần số, rồi biến đổi kết quả sang miền khoảng cách để chỉ ra vị trí các điểm bất liên tục dọc theo tuyến phi-đơ. Tài liệu Keysight nói rõ rằng DTF cho biết vị trí các điểm bất liên tục, còn TDR cho biết bản chất của chúng — hở mạch, ngắn mạch hay nước vào. Dòng FieldFox đo được cả DTF và TDR trong cùng một lần quét, và hiển thị DTF cùng return loss trên màn hình kép, nên có thể đối chiếu suy giảm tổng thể của hệ với từng lỗi cụ thể ngay tại chỗ.
Hai công thức quyết định toàn bộ phép đo cáp và ăng ten
Keysight công bố hai công thức trong tài liệu kỹ thuật của FieldFox:
Tầm đo = hệ số vận tốc × tốc độ ánh sáng × (số điểm − 1) / (dải tần quét × 2)
Độ phân giải = tầm đo / (số điểm − 1)
Thay công thức thứ nhất vào công thức thứ hai, số điểm triệt tiêu và ta được kết quả đáng chú ý:
Độ phân giải = hệ số vận tốc × tốc độ ánh sáng / (2 × dải tần quét)
Nói cách khác: độ phân giải chỉ phụ thuộc dải tần quét và hệ số vận tốc của cáp — không phụ thuộc số điểm. Số điểm chỉ quyết định tầm đo xa được bao nhiêu. Đây là chỗ nhiều người đo hiểu ngược, tăng số điểm lên hy vọng nhìn rõ hơn, trong khi thứ cần tăng là dải tần quét.
Vài con số cụ thể, lấy hệ số vận tốc 0,88 điển hình cho cáp phi-đơ và 1001 điểm:
- Dải quét 100 MHz: độ phân giải 1,32 m, tầm đo 1.320 m.
- Dải quét 1 GHz: độ phân giải 13,2 cm, tầm đo 132 m.
- Dải quét toàn dải 26,5 GHz: độ phân giải khoảng 5 mm, nhưng tầm đo chỉ khoảng 5 m.
Bài toán ngược cũng dễ: muốn soi một tuyến phi-đơ dài 60 m với độ phân giải 10 cm, cần dải quét tối thiểu 0,88 × 3·10⁸ / (2 × 0,1) ≈ 1,32 GHz, và số điểm tối thiểu 60 / 0,1 + 1 = 601 điểm. Đặt đủ hai điều kiện đó rồi mới bấm quét.
Ba lưu ý thực hành hay bị bỏ qua
Hệ số vận tốc phải đúng loại cáp. Toàn bộ trục khoảng cách được nhân với hệ số này. Đặt 0,88 cho một loại cáp thực tế là 0,82 sẽ đẩy mọi vị trí lỗi sai khoảng 7% — trên tuyến 60 m là hơn 4 m, đủ để leo nhầm điểm. FieldFox có sẵn trình soạn thảo loại cáp để chỉnh và lưu loại cáp riêng ngay tại hiện trường.
Hiệu chuẩn trước khi tin số liệu. Với các model N991xA có sẵn QuickCal tới 18 GHz, có thể hiệu chuẩn không cần bộ chuẩn — rất hợp khi làm việc trên cột. Ngoài dải đó, hoặc với các dòng khác, vẫn phải dùng hiệu chuẩn có bộ chuẩn. Cần nói rõ: QuickCal chỉ có trên dòng N991xA, không có trên N9926A hay N9952A.
Nhiệt độ và thời gian khởi động. Tính năng InstAlign cho độ chính xác biên độ ±0,5 dB mà không cần chờ máy nóng lên, và độ chính xác ±0,6 dB toàn dải trong khoảng nhiệt độ −10 đến +55 °C. Đây là điểm khác biệt thật sự ngoài trời, nơi không ai đợi ba mươi phút khởi động.
Nhiễu xuyên điều chế thụ động: vì sao máy cầm tay không đo được
Nhiễu xuyên điều chế thụ động (PIM) sinh ra khi hai sóng mang công suất lớn đi qua một mối nối phi tuyến — đầu nối oxy hoá, ren siết chưa đủ lực, hai kim loại khác nhau tiếp xúc. Sản phẩm bậc ba rơi đúng vào băng thu và làm nền nhiễu của trạm tăng lên, dù mọi phép đo return loss đều đạt.
Điểm mấu chốt: PIM là hiện tượng chỉ xuất hiện ở công suất cao. Bộ tiêu chuẩn IEC 62037 quy định phương pháp hai sóng mang, thông thường mỗi sóng mang 20 W tức +43 dBm; riêng IEC 62037-7 dành cho phép đo PIM tại hiện trường. Trong khi đó, công suất phát của máy cầm tay chỉ ở mức khoảng +1 dBm — chênh khoảng 42 dB, tương đương hơn mười lăm nghìn lần về công suất. Tài liệu kỹ thuật của FieldFox không liệt kê PIM trong danh mục phép đo, và đó là điều đúng đắn về mặt kỹ thuật.
Giải pháp PIM của Keysight là một hệ riêng dùng nguồn phát công suất cao kết hợp máy đo công suất và máy phân tích phổ, với hai sóng mang CW cấu hình được từ +20 dBm tới +48 dBm (tuỳ chọn tới +53 dBm). Đây là lớp thiết bị khác hẳn máy cầm tay, và hiện không nằm trong danh mục phân phối của Techmaster.
Quy trình phối hợp đúng trong thực tế: dùng hệ PIM để phát hiện tuyến có PIM vượt ngưỡng, rồi dùng máy cầm tay đo DTF để khoanh vùng đầu nối nghi ngờ, siết lại hoặc thay, sau đó đo PIM lại để xác nhận. Máy cầm tay không thay được hệ PIM, nhưng là công cụ định vị nhanh nhất sau khi đã biết có lỗi.
Chọn model FieldFox nào
Ba model dưới đây khác nhau ở trần tần số, loại đầu nối và ở chỗ có hay không có máy phân tích phổ tích hợp:
- Keysight N9918A — 30 kHz đến 26,5 GHz cho phần CAT/VNA, phân tích phổ từ 100 kHz đến 26,5 GHz, đầu nối 3,5 mm đực, khối lượng 3,0 kg, hai cổng, nhiễu vệt 0,004 dB rms. Là lựa chọn mặc định cho đội hiện trường cần cả ba chức năng trong một máy, và có QuickCal.
- Keysight N9952A — 300 kHz đến 50 GHz, phân tích phổ 9 kHz đến 50 GHz, đầu nối NMD 2,4 mm đực. Chọn khi tuyến làm việc ở dải mmWave, hoặc khi cần dải quét rộng để đạt độ phân giải DTF cỡ milimét.
- Keysight N9926A — máy phân tích mạng vector 30 kHz đến 14 GHz, đầu nối Type-N cái. Đây là model thuần VNA, không có phần phân tích phổ. Chọn khi công việc chỉ là đo tham số S, cáp và ăng ten dưới 14 GHz, và đầu nối Type-N hợp với hệ phi-đơ hiện có.
Dải động VNA của dòng FieldFox đạt tới 100 dB, đủ cho phép đo suy hao xuyên qua bộ lọc và tuyến dài.
Kết luận
Chất lượng một phép đo DTF được quyết định trước khi bấm nút quét, bằng ba con số: hệ số vận tốc đúng loại cáp, dải tần quét đặt theo độ phân giải cần có, và số điểm đặt theo chiều dài tuyến. Và cần phân định rõ ranh giới nghề: máy cầm tay định vị lỗi, hệ PIM công suất cao mới kết luận được về nhiễu xuyên điều chế thụ động.
Techmaster Electronics là đại lý uỷ quyền của Keysight tại Việt Nam và vận hành phòng hiệu chuẩn theo ISO/IEC 17025 cho thiết bị đo điện – điện tử. Để được tư vấn chọn model FieldFox theo tuyến phi-đơ thực tế hoặc đặt lịch hiệu chuẩn máy cầm tay, vui lòng liên hệ hotline 0908 173 345.
