Hướng dẫn ứng dụng Keysight U8485A: zero, bù mismatch, đo tới 33 GHz

Keysight U8485A là cảm biến công suất nhiệt điện (thermocouple) dòng U8480, cắm thẳng vào máy tính qua USB và đo công suất trung bình từ −35 dBm đến +20 dBm trên dải 10 MHz – 33 GHz, hoặc từ DC tới 33 GHz với Option 200. Khác với model 18 GHz đầu N hay model 67 GHz đầu 1,85 mm, U8485A dùng đầu nối 3,5 mm (m), nên quy trình đo hằng ngày có vài điểm riêng: chọn tùy chọn ghép AC hay DC, cách dùng adapter đi kèm, và cách xử lý mismatch ở dải 18–33 GHz. Bài này đi theo đúng trình tự một kỹ sư làm trên bàn đo. Số liệu lấy từ data sheet 5991-1410EN của Keysight.

Keysight U8485A thông số cần nắm trước khi đo

Trước khi nối cảm biến vào thiết bị cần đo (DUT), hãy đối chiếu các U8485A thông số dưới đây với tín hiệu thực tế.

Thông số	Giá trị theo data sheet Keysight
Dải tần	Option 100: 10 MHz – 33 GHz; Option 200: DC – 33 GHz
Dải công suất	−35 dBm đến +20 dBm
Đầu nối	3,5 mm (m), 50 Ω; kèm adapter 3,5 mm (f) sang N (m)
Tuyến tính công suất	±0,50% tới +15 dBm; ±0,55% từ +15 đến +20 dBm (25 ± 10 °C)
Ngưỡng hỏng	25 dBm trung bình; 15 W đỉnh (2 µs); DC tối đa 50 V (Opt 100) hoặc 4 V (Opt 200)
Tốc độ đo	Normal 20, Double 40, Fast 900 số đọc/giây
Giao tiếp	USB 2.0, tương thích USB-TMC; lệnh SCPI; dòng tiêu thụ khoảng 400 mA

Hai dòng hay bị bỏ qua nhất là ngưỡng DC và ngưỡng công suất đỉnh. Phiên bản Option 200 ghép DC chỉ chịu tối đa 4 V DC, nên nếu DUT có điện áp phân cực trên đường ra (bias-tee, mạch khuếch đại chưa tụ chặn), bạn cần tụ chặn DC hoặc chọn Option 100.

Chọn Option 100 hay Option 200 cho bài đo của bạn

Hai tùy chọn của U8485A khác nhau ở cách ghép tín hiệu vào phần tử nhiệt điện, kéo theo cả dải tần thấp nhất lẫn khả năng chịu DC:

• Option 100 (ghép AC, bản tiêu chuẩn): bắt đầu từ 10 MHz, chịu tới 50 V DC trên đầu vào. Phù hợp khi đầu ra DUT có thể lẫn DC.
• Option 200 (ghép DC): đo được từ DC, hữu ích khi cần kiểm tra tín hiệu tần thấp hoặc so sánh với chuẩn công suất DC trong phòng hiệu chuẩn.

Ở dải 10 – 50 MHz, SWR tối đa của U8485A là 1,33 (25 ± 10 °C), cao hơn hẳn mức 1,05 ở dải 100 MHz – 2 GHz. Vì vậy nếu bài đo chủ yếu nằm dưới 50 MHz, hãy tính thêm bất định do mismatch, hoặc cân nhắc Option 200 có SWR 1,07 ở dải DC – 10 MHz.

Kết nối: đầu 3,5 mm, adapter N và cáp USB

Đầu 3,5 mm cắm lẫn được với SMA, nên một đầu SMA mòn hoặc lệch tâm có thể làm hỏng chân đầu nối của cảm biến. Quy tắc thực hành:

• Dùng cờ lê lực đúng chuẩn khi siết, không vặn thân cảm biến mà vặn đai ốc.
• Khi DUT có đầu N, dùng adapter 3,5 mm (f) sang N (m) đi kèm hộp, đồng thời nhập S-parameter của adapter để cảm biến tự bù (xem phần dưới).
• Cảm biến lấy khoảng 400 mA qua USB, nên tránh hub USB không cấp nguồn riêng.
• Nếu cần đồng bộ với nguồn tín hiệu, nối cáp trigger BNC (m) sang SMB (f) đi kèm vào ngõ trigger TTL.

Zero và hiệu chuẩn nội: quy trình không cần chuẩn 1 mW

Điểm làm U8480 Series khác cảm biến nhiệt điện truyền thống là bộ hiệu chuẩn nội tích hợp: cảm biến có nguồn chuẩn DC và chuyển mạch bên trong, nên không cần cổng chuẩn 1 mW 50 MHz trên máy đo công suất. Trình tự khuyến nghị:

1. Bật cảm biến ít nhất 30 phút trước khi đo (điều kiện đặc tả của data sheet).
2. Tắt công suất ra của DUT, chạy zero, mất khoảng 16 giây. Sai số zero set là ±25 nW.
3. Chạy hiệu chuẩn nội, mất khoảng 1,5 giây, độ chính xác ±0,52% ở 50 MHz (25 ± 10 °C). Không cần tháo cảm biến khỏi DUT.
4. Nhập tần số đo để cảm biến áp hệ số hiệu chuẩn (CF) đúng băng tần.

Lưu ý ±25 nW tương đương −46 dBm: khi đo quanh mức −35 dBm, sai số zero chiếm tỷ trọng đáng kể, nên hãy zero lại thường xuyên hơn.

Phần mềm: BenchVue, SCPI và các thiết bị dùng chung

U8485A là một máy đo công suất RF Keysight hoàn chỉnh trong thân cảm biến, điều khiển trực tiếp từ máy tính. Hộp máy kèm bản dùng thử 30 ngày của ứng dụng BenchVue Power Meter (BV0007B). Hệ thống tự động gửi lệnh SCPI qua USB-TMC từ LabVIEW, Keysight VEE hoặc Visual Basic.

Ngoài máy tính, U8485A còn cắm được vào FieldFox, vào MXG (chức năng power meter và UFC), và dùng để hiệu chuẩn công suất nguồn trên PNA, PNA-L, PNA-X.

Chế độ Fast (900 số đọc/giây) phù hợp khi quét công suất theo bước tần hoặc mức nguồn; khi đó tắt lấy trung bình và đọc theo bộ đệm trigger.

Bài đo mẫu: công suất ra bộ khuếch đại ở 28 GHz

Giả sử cần đo công suất ra một bộ khuếch đại ở 28 GHz, mức dự kiến khoảng +10 dBm:

1. Kiểm tra mức tối đa: nếu khuếch đại có thể đẩy quá +20 dBm khi bão hòa, chèn bộ suy hao đã biết S-parameter trước cảm biến. Ngưỡng hỏng là 25 dBm trung bình.
2. Zero và hiệu chuẩn nội như phần trên, nhập tần số 28 GHz.
3. Nhập file Touchstone của bộ suy hao để cảm biến bù S-parameter, và nhập hệ số phản xạ (gamma) của cổng ra DUT nếu đã đo được bằng VNA.
4. Đọc kết quả kèm bất định đo thời gian thực mà cảm biến tự tính.

Ở băng 26,5 – 33 GHz, SWR tối đa của U8485A là 1,37, tức hệ số phản xạ khoảng 0,156. Nếu cổng ra DUT có SWR 1,5 (hệ số phản xạ 0,2, ví dụ giả định), giới hạn bất định do mismatch là khoảng +6,3% / −6,1%. Con số này lớn hơn nhiều so với tuyến tính ±0,50%, nên bù gamma là bước nên làm ở dải sóng milimet. Bài bất định đo công suất RF: mismatch và hệ số hiệu chuẩn trình bày cách cộng các thành phần sai số này.

Những lỗi thường gặp khi dùng cảm biến nhiệt điện USB

• Zero khi DUT vẫn phát: kết quả zero sai làm lệch mọi số đọc ở mức thấp. Luôn tắt nguồn RF trước khi zero.
• Quên nhập tần số: CF thay đổi theo băng tần; bất định CF điển hình của U8485A tăng từ 1,46% ở 30 – 500 MHz lên 4,79% ở 26,5 – 33 GHz (25 ± 10 °C).
• Dùng cảm biến nhiệt điện cho đo đỉnh xung: U8485A đo công suất trung bình. Tín hiệu xung cần công suất đỉnh thì dùng cảm biến công suất đỉnh.
• Quá hạn hiệu chuẩn: Keysight khuyến nghị chu kỳ 1 năm.

U8485A trong dòng U8480 và các bài liên quan

Nếu dải đo của bạn dừng ở 18 GHz và DUT dùng đầu N, model U8481A gọn hơn; nếu cần tới 67 GHz, xem hướng dẫn ứng dụng Keysight U8488A. Bảng đối chiếu cả dòng có trong bài so sánh U8481A với các model cùng dòng. Thông tin cấu hình chi tiết của cảm biến công suất nhiệt điện USB Keysight U8485A có trên trang sản phẩm, và toàn bộ danh mục nằm ở trang thiết bị đo Keysight.

U8485A giá và hỗ trợ tại Việt Nam

Về U8485A giá, chi phí phụ thuộc tùy chọn (Option 100 hoặc 200), độ dài cáp (1,5 m, 3 m hoặc 5 m), bản quyền BenchVue và gói dữ liệu hiệu chuẩn ISO 17025. Vui lòng liên hệ báo giá U8485A để nhận cấu hình phù hợp. Techmaster Electronics là đại lý ủy quyền Keysight tại Việt Nam, có phòng hiệu chuẩn ISO/IEC 17025, hỗ trợ cấu hình và hiệu chuẩn định kỳ.

Biên soạn bởi Khanh Nguyen — Marketing Manager, Techmaster Electronics JSC.