Keysight N5235B là máy phân tích mạng vector PNA-L hai cổng, phủ dải 10 MHz – 50 GHz với một nguồn tích hợp. Bài này đi thẳng vào việc dùng máy hằng ngày: chọn phương pháp hiệu chuẩn SOLT, TRL hay ECal; đặt IF bandwidth sao cho đủ sạch mà không quá chậm; đo bộ lọc, bộ khuếch đại và đầu nối ở dải sóng milimet; và tách ảnh hưởng của đồ gá ra khỏi kết quả. Các con số về model lấy từ trang sản phẩm và trang chọn model trong tài liệu đặc tả của Keysight.
Keysight N5235B trong dòng PNA-L: hai cổng, 50 GHz
Trong dòng PNA-L, Keysight xếp năm model theo trần tần số. Theo trang chọn model trong tài liệu đặc tả của Keysight, N5239B (300 kHz – 8,5 GHz), N5234B (10 MHz – 43,5 GHz) và N5235B (10 MHz – 50 GHz) chỉ có bản hai cổng; chỉ N5231B (13,5 GHz) và N5232B (20 GHz) có thêm bản bốn cổng. Trang sản phẩm Keysight mô tả N5235B là máy hai cổng với một nguồn tích hợp, không có bộ thu nhiễu thấp tích hợp.
Điều này có hệ quả thực tế ngay từ lúc lên kế hoạch: N5235B là công cụ cho phép đo hai cổng, tức S11, S21, S12, S22. Nếu dự án cần đo vi sai bốn cổng ở dải sóng milimet, hãy xem dòng PNA hoặc PNA-X cùng trần 50 GHz như N5225B, N5245B. Bài chọn máy phân tích mạng PNA theo số nguồn nội bộ phân tích kỹ sự khác biệt giữa ba dòng.
Chọn phương pháp hiệu chuẩn: SOLT, TRL hay ECal
Ở 50 GHz, sai số hệ thống của cáp, đầu nối và bộ ghép định hướng lớn hơn nhiều so với dải dưới 6 GHz, nên hiệu chuẩn là bước quyết định độ tin cậy của mọi phép đo trên máy phân tích mạng Keysight N5235B. Ba lựa chọn phổ biến:
- SOLT (Short – Open – Load – Thru): dùng bộ chuẩn cơ khí đồng trục. Dễ hiểu, áp dụng rộng, nhưng độ chính xác phụ thuộc vào mô hình chuẩn (đặc biệt là chuẩn Open và Load ở tần số cao) và tay nghề vặn đầu nối.
- TRL (Thru – Reflect – Line): dựa trên đường truyền có trở kháng đã biết thay vì tải chuẩn. Phù hợp khi đo trên mạch in, trên đồ gá hoặc trên wafer, nơi không có tải đồng trục chuẩn. Mỗi đoạn Line chỉ dùng tốt trong một khoảng tần số.
- ECal (hiệu chuẩn điện tử): một module tự chuyển các trạng thái chuẩn, chỉ cần một lần nối cho mỗi cổng. Nhanh, lặp lại tốt, giảm số lần vặn đầu nối. Phù hợp cho sản xuất và cho phòng lab cần hiệu chuẩn lại thường xuyên.
Quy tắc chọn nhanh: đo linh kiện có đầu nối đồng trục thì ưu tiên ECal hoặc SOLT; đo trên mạch in hoặc đồ gá không có chuẩn đồng trục thì TRL hoặc hiệu chuẩn đồng trục kết hợp de-embedding. Dù chọn cách nào, hãy kiểm tra lại bằng một phép đo xác nhận: nối Thru và xem S21 có phẳng quanh 0 dB, nối Load và xem S11 có đủ thấp không.
IF bandwidth và nhiễu vết: đánh đổi giữa độ sạch và tốc độ
IF bandwidth (IFBW) là bề rộng bộ lọc trung tần của máy thu. Theo nguyên lý chung của máy phân tích mạng vector, giảm IFBW 10 lần thì nền nhiễu giảm khoảng 10 dB, nhưng thời gian quét tăng lên tương ứng. Lỗi thường gặp là để IFBW quá rộng khi đo dải chắn sâu, khiến vết bị nhòe nhiễu.
Cách làm thực tế:
- Khi tinh chỉnh hoặc dò lỗi, dùng IFBW rộng để quét nhanh, chấp nhận vết hơi nhiễu.
- Khi đo dải chắn sâu hoặc đo cách ly, giảm IFBW cho tới khi vết ở vùng thấp nhất ổn định giữa các lần quét.
- Số điểm quét phải đủ dày để bắt cạnh dốc của bộ lọc băng hẹp; thiếu điểm sẽ làm sai lệch suy hao chèn và tần số cắt.
Giới hạn dải động và nhiễu vết cụ thể của N5235B theo từng băng tần nằm trong tài liệu đặc tả N5235-90005 của Keysight; hãy tra đúng bảng của N5235B, không dùng số của model khác cùng dòng.
Đo bộ lọc, bộ khuếch đại và đầu nối ở dải sóng milimet
Bộ lọc
Với bộ lọc băng K hoặc Ka, đo S21 để xem suy hao chèn và dải chắn, đo S11 và S22 để xem phối hợp trở kháng. Đặt dải quét rộng hơn băng thông bộ lọc để nhìn được cả dải chắn hai bên. Nếu bộ lọc có độ chắn sâu, giảm IFBW như phần trên.
Bộ khuếch đại
Trước khi nối bộ khuếch đại, đặt công suất nguồn thấp và kiểm tra mức công suất đầu ra dự kiến so với giới hạn công suất vào của cổng thu ghi trong tài liệu đặc tả. Với bộ khuếch đại công suất, thêm bộ suy hao ở đầu ra. Đo S21 để lấy độ lợi, S11 và S22 để lấy phối hợp, S12 để lấy cách ly ngược. Muốn khảo sát điểm nén, dùng chế độ quét công suất tại một tần số cố định. Từ bộ bốn tham số S có thể tính thêm hệ số ổn định K.
Đầu nối và cáp
Ở 50 GHz, đầu nối là nguồn sai số dễ bị coi nhẹ nhất. Luôn kiểm tra mặt tiếp xúc, dùng cờ lê lực đúng loại, giữ thân đầu nối cố định khi vặn và không để cáp đo bị uốn khác đi giữa lúc hiệu chuẩn và lúc đo.
De-embedding đồ gá: tách DUT khỏi môi trường đo
Nhiều linh kiện vi sóng không có đầu nối đồng trục: chip trên mạch in, linh kiện dán bề mặt, anten in. Khi đó mặt phẳng hiệu chuẩn nằm ở đầu cáp, còn DUT nằm sau một đoạn đồ gá. Có hai cách đưa mặt phẳng đo về sát DUT:
- Hiệu chuẩn tại chỗ bằng TRL với bộ chuẩn làm trên cùng loại mạch in với đồ gá.
- Hiệu chuẩn đồng trục rồi de-embedding: đo hoặc mô phỏng tham số S của từng nửa đồ gá, lưu thành file Touchstone, rồi để máy trừ ảnh hưởng đó khỏi kết quả.
Chất lượng de-embedding phụ thuộc vào file mô hình đồ gá, nên kiểm tra file có thụ động và nhân quả trước khi dùng. Khi có adapter giữa hai cổng có giới tính khác nhau, phương pháp loại bỏ adapter trong bài hiệu chuẩn loại bỏ bộ chuyển đổi là lựa chọn đáng cân nhắc.
N5235B thông số cần nắm khi lên cấu hình
- Dải tần: 10 MHz – 50 GHz.
- Số cổng: 2 (Keysight ghi rõ chỉ có bản hai cổng).
- Nguồn: một nguồn tích hợp.
- Dòng: PNA-L.
- Tài liệu đặc tả: N5235-90005 của Keysight, dùng để tra dải động, nhiễu vết và công suất nguồn theo băng tần.
Nếu ứng dụng chỉ cần tới 20 GHz, N5232B có thể đủ và có bản bốn cổng; bài ứng dụng Keysight N5232B trình bày bốn quy trình đo trên model này. Với giá và cấu hình cụ thể của PNA-L Keysight N5235B, vui lòng liên hệ báo giá.
Hỗ trợ từ Techmaster
Techmaster Electronics là đại lý ủy quyền Keysight tại Việt Nam, có phòng hiệu chuẩn đạt ISO/IEC 17025. Chúng tôi tư vấn cấu hình, bộ chuẩn hiệu chuẩn và phụ kiện theo dải tần cần đo. Xem thêm các dòng máy khác tại trang Keysight của Techmaster.
Câu hỏi thường gặp
Keysight N5235B có bản bốn cổng không?
Không. Theo tài liệu đặc tả của Keysight, N5235B (10 MHz – 50 GHz) chỉ có cấu hình hai cổng. Trong dòng PNA-L, chỉ N5231B và N5232B có bản bốn cổng.
Nên hiệu chuẩn N5235B bằng SOLT, TRL hay ECal?
Linh kiện có đầu nối đồng trục: ECal cho tốc độ và độ lặp lại, SOLT khi dùng bộ chuẩn cơ khí. Linh kiện trên mạch in hoặc đồ gá: TRL tại chỗ, hoặc hiệu chuẩn đồng trục kết hợp de-embedding.
Giảm IF bandwidth có tác dụng gì?
Giảm IF bandwidth hạ nền nhiễu của máy thu, khoảng 10 dB cho mỗi lần giảm 10 lần, đổi lại thời gian quét dài hơn. Nên dùng IFBW hẹp khi đo dải chắn sâu và IFBW rộng khi tinh chỉnh.
