Keysight N7004A là bộ chuyển đổi quang-điện 33 GHz, cắm trực tiếp vào kênh của máy hiện sóng Infiniium thời gian thực. Nó biến một máy hiện sóng điện thành công cụ đo tín hiệu quang: xem dạng sóng, biểu đồ mắt, công suất quang, tỷ số tắt (extinction ratio) và kiểm tra mặt nạ mắt của bộ phát quang tới 28 Gbps. Bài viết giải thích khi nào nên đo tín hiệu quang trên máy hiện sóng thời gian thực với N7004A thay vì dùng máy hiện sóng lấy mẫu, cần máy hiện sóng bao nhiêu GHz, và những thông số cần đọc kỹ trước khi đo. Số liệu kỹ thuật lấy từ data sheet Keysight N7004A/N7005A 5992-1767EN.
Keysight N7004A là gì?
N7004A là một bộ thu quang (photodetector) có độ nhạy cao, ghép DC. Ngõ vào là đầu nối FC/PC dẫn tới sợi 50/125 µm, nên nhận được cả sợi đơn mode 9 µm lẫn sợi đa mode 50 µm trong dải bước sóng 750–1650 nm. Dải này bao trùm ba bước sóng phổ biến của viễn thông và truyền dữ liệu: 850 nm, 1310 nm và 1550 nm.
Phía ngõ ra, N7004A không dùng dây cáp RF mà cắm thẳng vào giao diện AutoProbe II của máy hiện sóng Infiniium. Máy hiển thị tín hiệu theo đơn vị công suất quang (W) và dùng bộ S-parameter đo riêng cho từng bộ chuyển đổi để sửa phẳng đáp ứng tần số. Phần mềm đo quang đã có sẵn trong phần mềm Infiniium từ phiên bản 05.70, không tính thêm phí.
N7004A tương thích với các dòng Infiniium UXR, V-Series, 90000 X-Series, Z-Series và dòng 90000 Q-Series đã ngừng sản xuất. Theo danh mục đầu dò của Keysight, UXR từ 13 tới 33 GHz nhận N7004A trực tiếp, còn UXR từ 40 GHz trở lên cần thêm bộ chuyển đổi giao diện N2852A (AutoProbe II sang AutoProbe III). Model cùng dòng N7005A rộng 60 GHz, chỉ nhận sợi đơn mode và chỉ dùng với UXR từ 40 GHz trở lên. N7005A dành cho tín hiệu PAM4 tốc độ cao hơn.
Vì sao đo tín hiệu quang trên máy hiện sóng thời gian thực?
Từ trước tới nay, công cụ quen thuộc để đo tín hiệu quang là máy hiện sóng lấy mẫu, chẳng hạn dòng DCA của Keysight (xem bài đo eye quang bằng DCA). Data sheet của Keysight nêu rõ ưu điểm của máy lấy mẫu: bộ thu tham chiếu được tối ưu, nhiễu và jitter thấp, nhiều phép đo chuyên cho tín hiệu quang. Còn máy hiện sóng thời gian thực mạnh ở khâu gỡ lỗi. Nó bắt được sự kiện chỉ xảy ra một lần, có bộ nhớ sâu và tốc độ lấy mẫu cao.
Trong thực tế, kỹ sư thiết kế bo mạch có module quang thường cần cả hai góc nhìn. Khi một liên kết quang mất đồng bộ ngẫu nhiên, khi laser bật lên chậm sau lệnh enable, hay khi cần xem tín hiệu quang và tín hiệu điều khiển trên cùng trục thời gian, máy hiện sóng thời gian thực có lợi thế. Với N7004A, một kênh của máy Infiniium nhận tín hiệu quang, các kênh còn lại vẫn đo tín hiệu điện như bình thường.
Nhu cầu đo quang tại Việt Nam tăng theo đà xuất khẩu điện tử. Theo số liệu 9 tháng năm 2026, xuất khẩu điện tử của Việt Nam đạt 175,4 tỷ USD, trong đó máy tính, sản phẩm điện tử và linh kiện đạt 123,6 tỷ USD. Nhóm hàng này bao gồm cả thiết bị mạng và máy chủ dùng liên kết quang, nên nhu cầu kiểm tra bộ phát quang ngay tại phòng R&D và xưởng cũng tăng theo.
N7004A đưa tín hiệu quang vào máy hiện sóng như thế nào?
Đường tín hiệu khá đơn giản: bộ phát quang cần thử (module SFP, QSFP, VCSEL hay laser DFB) nối qua sợi quang FC/PC vào N7004A. N7004A đổi công suất quang thành điện áp (hệ số chuyển đổi tính bằng V/W) và đưa vào kênh máy hiện sóng qua AutoProbe II. Máy hiện sóng dùng S-parameter của bộ chuyển đổi để sửa đáp ứng, rồi áp bộ lọc mà người dùng chọn.
Có hai bộ lọc để chọn, mỗi loại phục vụ một mục đích. Bộ lọc Brickwall cho băng thông rộng nhất, 33 GHz điển hình, dùng để xem đáp ứng thô của bộ phát, kể cả vọt lố và dao động. Bộ lọc Bessel-Thomson bậc 4 mô phỏng bộ thu tham chiếu trong các tiêu chuẩn quang. Nhờ đó dạng sóng trên màn hình giống với những gì bộ thu thật trong hệ thống nhìn thấy. Băng thông của bộ lọc Bessel-Thomson bằng 2/3 băng thông Brickwall của máy. Trên máy 33 GHz, con số này là 22 GHz, đủ cho 28 Gbps × 0,75 = 21 GHz.
Các phép đo có sẵn trong phần mềm Infiniium gồm công suất trung bình, mức “1” và mức “0”, biên độ điều chế quang (OMA), tỷ số tắt với hiệu chuẩn tối (dark calibration) và kiểm tra mặt nạ mắt. Mặt nạ có thể nạp từ DCA, có margin, hoặc do người dùng tự định nghĩa. Mọi tính năng đều điều khiển được bằng lệnh từ xa, nên đưa vào trạm test tự động khá thuận lợi.
Thông số nào của bộ chuyển đổi quang-điện N7004A cần đọc kỹ?
Băng thông. 33 GHz (−3 dBe, băng thông điện) là giá trị điển hình với bộ lọc Brickwall. Giá trị bảo đảm là 32 GHz (Brickwall) và 21,3 GHz (Bessel-Thomson). Thời gian tăng 10–90 % điển hình là 13,3 ps với Brickwall và 17,7 ps với Bessel-Thomson.
Hệ số chuyển đổi. Đây là số volt ra trên mỗi watt quang vào. Giá trị tối thiểu là 68 V/W ở 850 nm (đa mode), 105 V/W ở 1310 nm và 105 V/W ở 1550 nm. Hệ số này thay đổi theo bước sóng, nên khi đo phải khai báo đúng bước sóng của bộ phát.
Giới hạn công suất. N7004A tuyến tính tới 4 mW công suất quang vào và chịu được tới 8 mW mà không hỏng. Con số 8 mW được in ngay trên nhãn thiết bị. Với laser công suất cao hoặc bộ khuếch đại quang, nên lắp bộ suy hao quang như Keysight N7752C trước N7004A. Kiểm tra công suất trước bằng máy đo công suất quang là thói quen nên có.
Nhiễu. Nhiễu hiển thị phụ thuộc máy hiện sóng, bộ lọc và thang đo. Trên UXR 33 GHz, ở 1550 nm và thang 100 µW/div, nhiễu là 6,53 µW rms với Brickwall 33 GHz, giảm còn 4,42 µW rms với bộ lọc Bessel-Thomson 21 GHz dùng cho 28 Gbps. Trên V/Z-Series 33 GHz, cùng điều kiện, nhiễu là 7,7 và 5,5 µW rms.
Đầu nối. Ngõ vào FC/PC, ngõ ra 2,92 mm. Đầu nối quang bẩn là nguyên nhân hàng đầu khiến kết quả đo công suất và tỷ số tắt bị sai. Hãy soi và vệ sinh đầu nối theo IEC 61300-3-35 trước mỗi phiên đo.
Cần máy hiện sóng bao nhiêu GHz để đo tín hiệu quang?
Keysight đưa ra một quy tắc đơn giản. Với tín hiệu NRZ, bộ thu tham chiếu Bessel-Thomson rộng 0,75 × tốc độ bit, và máy hiện sóng cần băng thông bằng 3/2 con số đó. Với PAM4, bộ thu tham chiếu rộng 0,5 × tốc độ ký hiệu, máy cũng cần 3/2 lần. Áp dụng cho 28 Gbps NRZ: bộ lọc 21 GHz, máy cần trên 31,5 GHz. Vì vậy cấu hình khuyến nghị là máy Infiniium V-Series DSOV334A 33 GHz với N7004A, hoặc UXR 40 GHz với N7005A.
Với tín hiệu 10 Gbps, bộ lọc tham chiếu là 7,5 GHz. Theo cùng công thức, máy cần khoảng 11,25 GHz. Như vậy các máy Infiniium thấp hơn 33 GHz vẫn dùng tốt cho tín hiệu 10 Gbps và 5 Gbps. Danh mục tương thích của Keysight có cả các model UXR từ 13 GHz. Còn với PAM4, cấu hình phù hợp là N7005A: UXR 40 GHz cho 56 Gbps (28 GBd) và UXR 70 GHz cho 112 Gbps (56 GBd). FlexDCA điều khiển cấu hình này qua tính năng FlexRT để đo TDECQ, chủ đề đã được phân tích trong bài đo PAM4 và TDECQ.
Nếu đang cân nhắc giữa các dòng máy Infiniium, bài chọn EXR, MXR hay UXR so sánh chi tiết băng thông và ứng dụng. Lưu ý rằng N7004A không nằm trong danh sách tương thích của EXR và MXR.
Khi nào chọn N7004A, khi nào chọn máy hiện sóng lấy mẫu DCA?
Chọn N7004A khi phòng lab đã có máy Infiniium 33 GHz, hoặc khi công việc chính là gỡ lỗi hệ thống. Đó là những việc như bắt sự kiện một lần, xem tín hiệu quang cùng lúc với tín hiệu điều khiển và nguồn, hay kiểm tra nhanh mắt NRZ tới 28 Gbps mà không đầu tư thêm một máy chuyên dụng. Với phòng lab đã có máy Infiniium phù hợp, đây là cách mở rộng năng lực đo quang tiết kiệm.
Chọn máy hiện sóng lấy mẫu như DCA-M N1092A khi cần đo tuân thủ tiêu chuẩn với độ lặp lại cao, nhiễu và jitter thấp nhất, đo TDECQ cho PAM4, hoặc kiểm tra hàng loạt module quang trên dây chuyền. Bài đo kiểm module quang tốc độ cao bằng máy hiện sóng lấy mẫu trình bày cách tiếp cận này. Nhiều phòng lab dùng cả hai: N7004A trên máy thời gian thực cho R&D và gỡ lỗi, DCA cho đo tuân thủ và sản xuất.
Quy trình đo tín hiệu quang với N7004A gồm những bước nào?
Quy trình dưới đây là khuyến nghị thực hành của Techmaster, dựa trên data sheet và hướng dẫn sử dụng của Keysight:
- Kiểm tra công suất. Đo công suất trung bình của bộ phát bằng máy đo công suất quang. Nếu vượt 4 mW, lắp bộ suy hao để giữ N7004A trong vùng tuyến tính.
- Vệ sinh đầu nối. Soi và lau đầu FC/PC của sợi quang cùng ngõ vào N7004A.
- Cắm và khai báo. Cắm N7004A vào kênh Infiniium, chờ máy nhận đầu dò, rồi chọn đúng bước sóng 850, 1310 hoặc 1550 nm.
- Hiệu chuẩn tối. Tắt nguồn sáng và chạy dark calibration trước khi đo tỷ số tắt.
- Chọn bộ lọc. Dùng Bessel-Thomson đúng tốc độ khi đo theo tiêu chuẩn, dùng Brickwall khi cần xem đáp ứng thô của laser.
- Đo và lưu. Đo công suất trung bình, OMA, tỷ số tắt và mặt nạ mắt, rồi lưu thiết lập để lặp lại hoặc điều khiển qua lệnh từ xa.
Nhiệt độ vận hành của N7004A là +10 đến +40 °C. Bộ chuyển đổi nặng 350 g, đi kèm hai đầu nối FS/FC-A1, hai nắp chống bụi FC và hộp đựng.
Techmaster hỗ trợ gì khi triển khai N7004A?
Techmaster là nhà phân phối ủy quyền của Keysight tại Việt Nam. Chúng tôi tư vấn cấu hình trọn bộ, gồm bộ chuyển đổi quang-điện Keysight N7004A, máy hiện sóng Infiniium phù hợp tốc độ cần đo, bộ suy hao và máy đo công suất quang. Chúng tôi cũng cung cấp dịch vụ hiệu chuẩn tại phòng lab đạt chuẩn ISO/IEC 17025. Xem thêm các giải pháp khác trên trang Keysight tại Techmaster, hoặc liên hệ Techmaster để được tư vấn và báo giá.
Câu hỏi thường gặp
Keysight N7004A đo được tốc độ quang tối đa bao nhiêu?
Khi dùng với máy Infiniium V-Series, Z-Series hoặc UXR 33 GHz, N7004A xem được tín hiệu quang tới 28 Gbps. Trên máy 33 GHz, bộ lọc Bessel-Thomson 22 GHz đủ cho bộ thu tham chiếu 21 GHz của chuẩn 28 Gbps NRZ.
N7004A dùng được với sợi quang đa mode không?
Có. Ngõ vào FC/PC dẫn tới sợi 50/125 µm, nhận cả sợi đơn mode 9 µm và sợi đa mode 50 µm, trong dải bước sóng 750–1650 nm, gồm 850 nm, 1310 nm và 1550 nm.
N7004A tương thích với những máy hiện sóng nào?
N7004A tương thích với Infiniium UXR, V-Series, 90000 X-Series, Z-Series và 90000 Q-Series đã ngừng sản xuất. Máy cần phần mềm Infiniium phiên bản 05.70 trở lên, còn dòng UXR cần phiên bản 10.25. UXR từ 40 GHz trở lên cần thêm bộ chuyển đổi N2852A.
Công suất quang tối đa đưa vào N7004A là bao nhiêu?
N7004A tuyến tính tới 4 mW và chịu được tối đa 8 mW mà không hỏng. Với nguồn quang mạnh hơn, cần lắp bộ suy hao quang trước bộ chuyển đổi.
