Keysight N5221B là máy phân tích mạng vector dòng PNA, đo tham số S từ 10 MHz tới 13,5 GHz, hạ xuống 900 Hz khi có tùy chọn mở rộng tần thấp (LFE), với cấu hình 2 cổng một nguồn hoặc 4 cổng hai nguồn. Mỗi ngành dùng cùng khung máy này cho một bài toán khác nhau. Bài này đi qua bốn ngành và thông số Keysight công bố cho từng phép đo. Số liệu lấy từ tài liệu 9018-03959 và trang sản phẩm Keysight.
Keysight N5221B là máy gì và vì sao nhiều ngành cùng dùng?
N5221B thuộc tầng PNA trong danh mục máy phân tích mạng để bàn của Keysight, nằm giữa PNA-L và PNA-X. Keysight xếp nó vào lớp XN7, tối đa 2 nguồn, không tích hợp máy thu tạp âm thấp. Điểm khiến nhiều ngành dùng chung một model là phần cứng tùy chọn: bộ suy hao nguồn và máy thu, bias-tee, bộ tạo xung và bộ điều chế xung, cùng các vòng truy cập mặt trước để đưa tín hiệu thẳng vào máy thu.
Thông số nền theo tài liệu Keysight:
- Dải tần 10 MHz – 13,5 GHz; 900 Hz – 13,5 GHz với tùy chọn LFE 205, 220, 405 hoặc 420.
- Dải động hệ thống tại cổng đo (tùy chọn 200/400, cổng 1 và 3, IFBW 10 Hz): 136 dB đặc tả, 143 dB điển hình ở 10 – 13,5 GHz.
- Nền tạp âm cổng đo −114 dBm đặc tả từ 500 MHz tới 13,5 GHz.
- Băng thông IF 1 Hz – 15 MHz, tối đa 100 003 điểm mỗi lần quét; đầu nối 3,5 mm (male), 50 Ω.
Bảng thông số đầy đủ và các cấu hình bán tại Việt Nam có trên trang máy phân tích mạng PNA Keysight N5221B.
Sản xuất linh kiện RF và vi sóng: đo nhanh, đo lặp lại
Trong nhà máy làm bộ lọc, bộ chia, bộ ghép định hướng, cáp và đầu nối RF, máy phân tích mạng là trạm kiểm tra cuối dây chuyền. Phép đo chính là suy hao chèn (S21), suy hao phản xạ (S11) và cách ly giữa các cổng. Với bài toán này, hai yếu tố quyết định năng suất là thời gian một lần quét và độ ổn định của kết quả giữa các ca.
Keysight công bố thời gian hoàn tất một lần quét toàn dải 10 MHz – 13,5 GHz trên N5221B, 201 điểm, IFBW 600 kHz là 23,6 ms khi chưa hiệu chuẩn và 47,6 ms khi đã hiệu chuẩn 2 cổng (giá trị điển hình). Nhiễu vết (trace noise) độ lớn là 0,002 dB rms đặc tả từ 100 MHz tới 13,5 GHz ở IFBW 1 kHz, nhỏ hơn nhiều so với dung sai thông thường của bộ lọc.
Với dải chặn của bộ lọc, dải động mới là giới hạn. Nếu bộ lọc cần chứng minh độ triệt trên 100 dB, dải động hệ thống 136 dB đặc tả cho biên khoảng 30 dB trên mức cần đo. Khi cần sâu hơn, tùy chọn 201/401 mở đường truy cập trực tiếp máy thu, nâng dải động mở rộng lên tới 158 dB (điển hình) trong vùng 3,2 – 13,5 GHz.
Hiệu chuẩn tại trạm sản xuất
Keysight công bố độ chính xác sau hiệu chuẩn của N5221B với bộ chuẩn cơ khí 85052B, mô-đun ECal 2 cổng N4691B, N4691D và mô-đun ECal 4 cổng N4433A. Trong sản xuất, ECal rút ngắn hiệu chuẩn đầu ca và tránh sai sót thao tác tay.
Viễn thông và 5G dưới 6 GHz: khi cần 4 cổng
Thiết bị 5G băng FR1, Wi-Fi và IoT phần lớn hoạt động dưới 7,125 GHz, nằm gọn trong 13,5 GHz của N5221B. Các linh kiện điển hình cần đo là bộ song công (duplexer), bộ lọc đa băng, chuyển mạch RF, mạch phối hợp anten và front-end module có nhiều cổng.
Ở đây cấu hình 4 cổng hai nguồn là lựa chọn hợp lý. Một lần kết nối đo được toàn bộ ma trận tham số S của duplexer 3 cổng hoặc đường vi sai. Khi nào cần 4 cổng, khi nào đủ 2 cổng, bài máy phân tích mạng đa cổng phân tích chi tiết.
Với khuếch đại công suất và LNA, tùy chọn 217/417 (thêm bộ suy hao nguồn và máy thu) mở rộng dải công suất để đo cả vùng tín hiệu nhỏ lẫn vùng nén. Theo tài liệu Keysight, công suất ra mức chuẩn tối đa là +13 dBm đặc tả từ 50 MHz tới 16 GHz trên cổng 1 và 3 của tùy chọn 200/201/400/401.
Hàng không – quốc phòng: đo xung, bias và tần thấp
Mô-đun radar, mô-đun thu phát (T/R module) và linh kiện cho hệ thống dẫn đường thường phải đo ở chế độ xung. Trang sản phẩm Keysight liệt kê bộ tạo xung và bộ điều chế xung tích hợp trên N5221B, nên phép đo tham số S dạng xung không cần ghép thêm thiết bị ngoài.
Tùy chọn 219/419 bổ sung bias-tee, cấp nguồn một chiều cho transistor và khuếch đại qua chính đường RF. Tùy chọn LFE kéo dải đo xuống 900 Hz, hữu ích cho mạch cấp nguồn và mạch lọc tần thấp. Mức chịu đựng đầu vào khác nhau theo tùy chọn, cần xác nhận trước khi đo linh kiện công suất.
Dải tần 13,5 GHz phủ băng L, S, C và phần lớn băng X. Trên 13,5 GHz cần model cùng họ có trần cao hơn.
Đại học và viện nghiên cứu: một máy cho nhiều đề tài
Phòng thí nghiệm đại học phục vụ nhiều nhóm: anten, mạch siêu cao tần, vật liệu, cảm biến. Một chiếc máy phân tích mạng Keysight như N5221B có ích ở chỗ phủ từ tần âm thanh (với LFE) tới vi sóng, nên dùng được cho cả bài thí nghiệm mạch cộng hưởng tần thấp lẫn đề tài anten băng C.
Với nghiên cứu, khả năng quét tới 100 003 điểm và băng thông IF hẹp tới 1 Hz cho phép bắt cộng hưởng Q cao và đo vật liệu có tổn hao thấp. Với các đề tài mạch trộn tần và chuyển đổi tần số, bài đo bộ trộn tần trên VNA trình bày phương pháp hiệu chuẩn SMC.
N5221B thông số: chọn tùy chọn test-set theo ngành
| Ngành | Phép đo chính | Tùy chọn gợi ý |
|---|---|---|
| Sản xuất linh kiện RF | S11, S21, cách ly; quét nhanh | 200/400, thêm 201/401 nếu cần dải động mở rộng |
| Viễn thông, 5G FR1 | Ma trận S đa cổng, khuếch đại | 400/401 (4 cổng, 2 nguồn); 417 cho dải công suất rộng |
| Hàng không – quốc phòng | Tham số S dạng xung, linh kiện cần bias | 219/419 (bias-tee); 220/420 nếu cần cả LFE |
| Đại học, viện | Nhiều đề tài, cả tần thấp | 205/405 (LFE, 900 Hz) |
Khối lượng danh định 27 kg (2 cổng) và 36,7 kg (4 cổng). Bài chọn máy phân tích mạng PNA theo số nguồn nội bộ so sánh N5221B với PNA-L và PNA-X cùng trần 13,5 GHz.
N5221B giá và hỗ trợ tại Việt Nam
N5221B giá liên hệ báo giá Techmaster, vì giá phụ thuộc số cổng, tùy chọn test-set, LFE và phụ kiện hiệu chuẩn. Techmaster Electronics là đại lý ủy quyền Keysight tại Việt Nam, có phòng hiệu chuẩn đạt ISO/IEC 17025, tư vấn cấu hình theo phép đo thực tế của từng ngành. Xem thêm các dòng máy khác tại trang thiết bị Keysight hoặc gửi yêu cầu cấu hình qua trang Keysight N5221B.
Câu hỏi thường gặp
Keysight N5221B đo được từ tần số nào?
Bản tiêu chuẩn đo từ 10 MHz tới 13,5 GHz. Với tùy chọn LFE 205, 220, 405 hoặc 420, dải đo bắt đầu từ 900 Hz (500 – 900 Hz là giá trị điển hình).
N5221B có bao nhiêu cổng và nguồn?
Có hai cấu hình: 2 cổng với một nguồn, và 4 cổng với hai nguồn. Đầu nối cổng đo là 3,5 mm (male), 50 Ω.
Dải động của N5221B là bao nhiêu?
Với tùy chọn 200/400, cổng 1 và 3, IFBW 10 Hz, dải động hệ thống ở 10 – 13,5 GHz là 136 dB đặc tả, 143 dB điển hình. Qua đường truy cập trực tiếp máy thu (tùy chọn 201/401), dải động mở rộng điển hình lên tới 158 dB.
