Cảm biến công suất nhiệt điện Keysight N8487A, 50 MHz – 50 GHz (ảnh minh họa: Techmaster)
Trong danh mục Keysight có hai dòng cảm biến công suất nhiệt điện dùng chung một thiết kế đầu vào và có cùng dải công suất ở các model tiêu chuẩn — −35 đến +20 dBm: dòng N8480 và dòng U8480 USB. Vì thông số đầu đo giống nhau, rất nhiều bảng chào giá đặt hai dòng cạnh nhau như thể chỉ khác nhau ở kiểu kết nối.
Thực tế không phải vậy. Hai thứ quyết định phép đo của bạn lại nằm ở chỗ ít ai đọc kỹ: bạn có sẵn máy đo công suất hay không, và bạn chọn tuỳ chọn nào khi đặt hàng. Riêng phần tuỳ chọn, chọn sai thì không sửa được bằng phần mềm hay bằng lần hiệu chuẩn kế tiếp — cách duy nhất là mua một cảm biến khác.
Bài này đi thẳng vào hai quyết định đó. Toàn bộ số liệu lấy từ data sheet chính hãng của Keysight: N8480 Series Thermocouple Power Sensors (5989-9333) và U8480 Series USB Thermocouple Power Sensors (5991-1410).
Vì sao phòng hiệu chuẩn vẫn chọn đầu đo cặp nhiệt điện?
Đầu đo cặp nhiệt điện đo nhiệt lượng mà tín hiệu sinh ra trên tải 50 Ω. Vì nhiệt lượng tỉ lệ với công suất bất kể dạng sóng, loại đầu đo này trả về công suất trung bình đúng với mọi tín hiệu — từ sóng mang liên tục cho tới tín hiệu điều chế phức tạp — mà không cần biết trước tín hiệu có dạng gì. Đó là lý do nó được dùng làm chuẩn so sánh trong phòng hiệu chuẩn.
Đổi lại, dải công suất hẹp hơn đầu đo đi-ốt. Nếu bạn còn đang cân nhắc giữa hai họ công nghệ, chúng tôi đã phân tích riêng trong bài Cảm biến công suất RF: chọn đúng đầu đo cho phép đo chính xác. Bài này giả định bạn đã chốt là cần đầu đo nhiệt điện, và câu hỏi còn lại là chọn dòng nào.
N8487A phủ 50 MHz – 50 GHz với đầu nối 2,4 mm (ảnh minh họa: Techmaster)
Dòng N8480 có những model nào?
Dòng N8480 cần ghép với một máy đo công suất rời. Bản tiêu chuẩn của cả dòng có dải công suất −35 đến +20 dBm, tức dải động 55 dB trong một cảm biến duy nhất.
| Model | Dải tần | Dải công suất | Đầu nối |
|---|---|---|---|
| N8481A | 10 MHz – 18 GHz | −35 … +20 dBm | Type-N (đực) |
| N8482A | 100 kHz – 6 GHz | −35 … +20 dBm | Type-N (đực) |
| N8485A | 10 MHz – 26,5 GHz (tuỳ chọn 033: tới 33 GHz) | −35 … +20 dBm | 3,5 mm (đực) |
| N8487A | 50 MHz – 50 GHz | −35 … +20 dBm | 2,4 mm (đực) |
| N8488A | 10 MHz – 67 GHz (dùng được tới 70 GHz) | −35 … +20 dBm | 1,85 mm (đực) |
| N8481B / N8482B | 10 MHz – 18 GHz / 100 kHz – 6 GHz | −5 … +44 dBm | Type-N (đực) |
| N8481H / N8482H | 10 MHz – 18 GHz / 100 kHz – 6 GHz | −15 … +35 dBm | Type-N (đực) |
| N8486AR / N8486AQ | 26,5 – 40 GHz / 33 – 50 GHz | −35 … +20 dBm | Ống dẫn sóng UG-599/U, UG-383/U |
Hai nhóm cuối bảng là thứ dòng USB không có. Model B đo tới +44 dBm và model H đo tới +35 dBm, nghĩa là đo thẳng đầu ra bộ khuếch đại công suất mà không phải chèn bộ suy hao. Lưu ý đây là dải đo: mức gây hỏng (damage level) của model B là +49 dBm và của model H là +40 dBm công suất trung bình — vượt dải đo là hỏng đầu đo, không phải chỉ mất chính xác. Mỗi bộ suy hao chèn vào là thêm một nguồn sai số phải hiệu chỉnh, nên bỏ được nó là bỏ được cả một khoản bất định. Model N8486AR và N8486AQ dùng mặt bích ống dẫn sóng cho băng Ka trở lên.
Về độ chính xác: độ tuyến tính công suất là ±0,52% trong khoảng −1 đến +15 dBm ở 25 ±10 °C (±0,80% trên toàn dải 0–55 °C), kèm độ không đảm bảo đo ±0,35% cho mức −1 đến +20 dBm. SWR thấp nhất ở vùng giữa băng — ví dụ N8487A đạt 1,05 trong khoảng 100 MHz – 2 GHz. Vì sai số phối hợp trở kháng thường là thành phần lớn nhất trong ngân sách bất định, con số SWR này đáng chú ý hơn vẻ ngoài của nó; chúng tôi đã tách riêng cách cộng các thành phần sai số trong bài Bất định đo công suất RF: mismatch, hệ số hiệu chuẩn và cách cộng sai số.
Dòng N8480 tương thích với các máy đo công suất EPM (E4418B, E4419B, N1913A/N1914A, N1913B/N1914B), EPM-P (E4416A, E4417A) và P-Series (N1911A, N1912A) — chỉ cần nâng firmware, tải miễn phí từ trang Keysight.
Dòng U8480 USB khác ở chỗ nào?
Dòng U8480 dùng cùng thiết kế đầu vào nhưng bỏ hẳn máy đo rời: cảm biến cắm thẳng vào cổng USB của máy tính hoặc của một máy Keysight khác, lấy nguồn từ chính cổng đó (khoảng 400 mA). Dải công suất giữ nguyên −35 đến +20 dBm.
| Model | Tuỳ chọn 100 (ghép AC) | Tuỳ chọn 200 (ghép DC) | Đầu nối |
|---|---|---|---|
| U8481A | 10 MHz – 18 GHz | DC – 18 GHz | Type-N (đực) |
| U8485A | 10 MHz – 33 GHz | DC – 33 GHz | 3,5 mm (đực) |
| U8487A | 10 MHz – 50 GHz | DC – 50 GHz | 2,4 mm (đực) |
| U8488A | 10 MHz – 67 GHz (dùng được tới 70 GHz) | DC – 67 GHz (dùng được tới 70 GHz) | 1,85 mm (đực) |
| U8489A | — | DC – 120 GHz | 1,0 mm (đực) |
Bốn khác biệt đáng tiền, không có ở dòng N8480:
- Hiệu chuẩn nội bộ. Cảm biến U8480 không cần chuẩn công suất 1 mW / 50 MHz — thứ vốn nằm trên thân máy đo. Hiệu chuẩn nội bộ mất 1,5 giây, so với 9 giây nếu dùng chuẩn ngoài. Đây là điều khiến nó dùng được ngoài hiện trường mà không phải khiêng theo máy đo.
- Tốc độ 900 phép đo mỗi giây ở chế độ nhanh — nhanh nhất trong nhóm cảm biến nhiệt điện USB, và nhanh gấp khoảng mười lần dòng cũ. Để so sánh, dòng N8480 có thời gian ổn định 1,1 giây ở mức trung bình hoá 16 lần (hai chỉ tiêu khác nhau, nhưng cùng cho thấy chênh lệch về thông lượng). Với dây chuyền sản xuất, đây là khác biệt quyết định sản lượng.
- Bù gamma và bù tham số S. Bạn nhập hệ số phản xạ của vật thử, hoặc nhập file touchstone của bộ suy hao / bộ chuyển đổi chèn giữa, và cảm biến hành xử như thể nối thẳng vào vật thử. Với bài đo trạm gốc — nơi thường có bộ suy hao công suất lớn ở giữa — đây là cách khử một sai số vốn rất khó xử lý bằng tay. (Xem thêm Tham số S là gì và hiệu chuẩn VNA thế nào.)
- Tính độ không đảm bảo đo theo thời gian thực, hiển thị ngay cạnh kết quả, thay vì tính tay sau khi đo xong.
Dòng U8480 cũng dùng được như phụ kiện cho máy Keysight khác: cấp chức năng đo công suất cho máy phân tích cầm tay FieldFox, cho máy phát tín hiệu MXG (kèm hiệu chỉnh độ phẳng có bù ngoài), và làm phép hiệu chuẩn công suất nguồn cho máy phân tích mạng PNA, PNA-L, PNA-X.
N8480 và U8480: giống nhau ở đầu đo, khác nhau ở mọi thứ phía sau (đồ hoạ: Techmaster)
Option CFT làm gì với cảm biến N8480?
Đây là chỗ dễ mất tiền nhất trong cả quá trình chọn mua, vì cái tên nghe như một tính năng cộng thêm.
Phần Ordering Information của data sheet 5989-9333 định nghĩa rất thẳng: Option CFT là cảm biến N8480 không có bảng hệ số hiệu chuẩn lưu trong EEPROM; hệ số hiệu chuẩn được in trên nhãn dán ngoài thân cảm biến.
Nói cách khác, Option CFT gỡ bỏ chính tính năng lớn nhất của dòng N8480. Bản tiêu chuẩn tự nạp hệ số hiệu chuẩn, hệ số tuyến tính và hệ số bù nhiệt từ EEPROM ngay khi hiệu chuẩn — không phải gõ tay, không có lỗi nhập liệu. Với Option CFT, kỹ thuật viên quay lại gõ tay từng điểm tần số như thời dòng 8480.
Vậy tại sao vẫn có người mua? Vì đúng một lý do: mã lệnh SCPI hành xử giống hệt dòng 8480 cũ. Với một hệ ATE đã viết sẵn hàng nghìn dòng lệnh cho 8480, sửa phần mềm có thể tốn hơn nhiều so với chấp nhận gõ tay hệ số. Đó là một quyết định hợp lý — miễn là bạn biết mình đang trả giá bằng gì:
- Mất 5 dB ở đáy dải. Bản tiêu chuẩn đo từ −35 dBm; Option CFT chỉ từ −30 dBm.
- Mất chế độ hai dải. Bản tiêu chuẩn có ba chế độ dải (AUTO / LOWER / UPPER); ở model A dải dưới phủ −35 đến −1 dBm (model B: −5 đến +29 dBm; model H: −15 đến +17 dBm). Option CFT chỉ còn dải trên — và dải trên bắt đầu ở đúng −30 dBm. Hai gạch đầu dòng này thực ra là một nguyên nhân: mất dải dưới là mất luôn 5 dB.
- Ồn hơn. Vì dải dưới cũng là nơi cảm biến yên tĩnh nhất. Với nhóm model A (N8481A/82A/85A/87A/88A và N8486AR/AQ): zero set ±25 nW so với ±63 nW, trôi điểm không dưới ±3 nW so với dưới ±7 nW, nhiễu đo dưới 80 nW so với dưới 114 nW. Model B và model H chênh theo đúng tỉ lệ đó nhưng ở thang µW — ví dụ N8481B/N8482B: ±25 µW so với ±63 µW.
Một lưu ý riêng: N8488A không có Option CFT. Nếu hệ thống của bạn bắt buộc phải chạy mã 8480, model 67 GHz này không dùng được — bạn phải lùi về N8487A ở mức 50 GHz, hoặc sửa phần mềm.
Trên dòng U8480, chọn tuỳ chọn 100 hay 200?
Tuỳ chọn thứ hai cũng nằm trong phần cứng, cũng chốt ngay trên đơn hàng, và cũng là một sự đánh đổi chứ không phải bản nâng cấp.
Lưu ý trước khi đặt hàng: mã 100 và 200 tồn tại trên cả hai dòng nhưng mang ý nghĩa hoàn toàn khác nhau. Trên dòng N8480 chúng là mã đầu nối — Option 100 là đầu nối tiêu chuẩn theo model, còn Option 200 là đầu nối APC-7 (đực) và chỉ có cho N8481A. Đặt “N8481A Option 200” vì tưởng là ghép DC thì thứ bạn nhận được là một đầu nối khác, không phải khả năng đo tới DC.
Tuỳ chọn 200 ghép một chiều, cho phép đo từ DC. Đây là dòng cảm biến công suất đầu tiên của Keysight làm được điều này — data sheet 5991-1410 mô tả nó phủ liền một dải từ DC tới 120 GHz mà không phải đổi cảm biến giữa chừng.
Cái giá nằm ở mức chịu đựng điện áp một chiều. Tuỳ chọn 100 chịu được 50 V DC; tuỳ chọn 200 chỉ chịu 4 V DC. Cả hai đều chịu 25 dBm công suất trung bình và 15 W đỉnh trong 2 µs như nhau — khác biệt duy nhất là ngưỡng một chiều, và nó tụt hơn mười lần.
Hệ quả thực tế rất cụ thể: nếu đầu đo của bạn có khả năng chạm vào một điểm còn điện áp phân cực — đo sau bộ khuếch đại, đo trên bo mạch đang cấp nguồn — thì tuỳ chọn 200 biến một sơ suất nhỏ thành một cảm biến hỏng. Ngược lại, nếu bạn cần đo tới DC thì không có lựa chọn nào khác.
Riêng U8489A, model duy nhất phủ tới 120 GHz, chỉ có tuỳ chọn 200. Nghĩa là ở model này bạn không có lựa chọn 50 V DC.
Option CFT và tuỳ chọn 100/200: mỗi cái mua về một thứ và trả giá bằng một thứ khác (đồ hoạ: Techmaster)
Nhãn sau của cảm biến ghi rõ tuỳ chọn đã đặt — ở đây là OPT 100 (ảnh minh họa: Techmaster)
Bốn câu hỏi chốt lựa chọn trong hai phút
1. Bạn cần đo tới bao nhiêu dBm?
Trên +20 dBm mà không muốn chèn bộ suy hao thì chỉ dòng N8480 đáp ứng được: model B tới +44 dBm, model H tới +35 dBm. Dòng U8480 dừng ở +20 dBm cho mọi model. Đây là câu hỏi đầu tiên vì nó loại thẳng một dòng.
2. Tín hiệu của bạn có thành phần DC không, và đầu đo có thể gặp điện áp phân cực không?
Cần đo tới DC thì phải là U8480 tuỳ chọn 200, và bạn chấp nhận ngưỡng 4 V DC. Không cần đo DC mà môi trường có điện áp phân cực thì chọn tuỳ chọn 100 để giữ ngưỡng 50 V DC. Dòng N8480 thấp nhất là 100 kHz với N8482A.
3. Bạn đã có máy đo công suất chưa?
Đã có máy EPM, EPM-P hay P-Series thì thêm một cảm biến N8480 là rẻ nhất và tận dụng được máy sẵn có. Chưa có gì, hoặc cần mang ra hiện trường, thì U8480 bỏ được cả một thân máy — và bỏ luôn nhu cầu về chuẩn công suất 1 mW.
4. Phần mềm điều khiển của bạn đã viết cho dòng 8480 chưa?
Nếu chưa, đừng đụng tới Option CFT — bản tiêu chuẩn tốt hơn ở mọi chỉ tiêu. Nếu rồi, hãy so chi phí sửa phần mềm với việc mất 5 dB đáy dải cộng với mức nhiễu cao hơn, rồi mới quyết định. Và nhớ rằng N8488A không có tuỳ chọn này.
Ở Việt Nam, ai đang cần loại cảm biến này?
Ba nhóm rõ nhất. Phòng hiệu chuẩn cần đầu đo nhiệt điện làm chuẩn so sánh, vì nó đo đúng bất kể dạng sóng và có độ tuyến tính tốt nhất — đây cũng là công nghệ nền cho hệ thống đo mức chính xác trong phòng hiệu chuẩn RF. Nhà máy điện tử và viễn thông cần tốc độ và cần bù được bộ suy hao đặt giữa cảm biến với trạm gốc, tức nghiêng về U8480. Nhóm nghiên cứu băng milimet — 5G mmWave, radar ô tô, vệ tinh — cần trần tần số, nơi N8488A ở 67 GHz và U8489A ở 120 GHz là hai điểm mốc.
Cả ba nhóm đều có chung một ràng buộc: cảm biến công suất là thiết bị mang chuẩn, nên chu kỳ hiệu chuẩn khuyến nghị là 1 năm cho cả hai dòng. Techmaster là phòng hiệu chuẩn được công nhận ISO/IEC 17025 và nhận hiệu chuẩn thiết bị cao tần RF và vi ba ngay trong nước, nên bạn không phải gửi cảm biến ra nước ngoài mỗi năm.
Câu hỏi thường gặp
Cảm biến công suất nhiệt điện khác cảm biến đi-ốt ở điểm nào?
Đầu đo nhiệt điện đo nhiệt lượng sinh ra trên tải, nên trả về công suất trung bình đúng với mọi dạng sóng mà không cần biết trước tín hiệu điều chế thế nào; đổi lại dải động hẹp hơn, ở đây là 55 dB. Đầu đo đi-ốt có dải động rộng hơn nhiều và đo được công suất đỉnh, nhưng cần bù theo dạng điều chế khi ra ngoài vùng luật bình phương. Vì thế phòng hiệu chuẩn thường chọn nhiệt điện làm chuẩn so sánh.
Option CFT có phải là bản nâng cấp của cảm biến N8480 không?
Không. Option CFT là cảm biến N8480 không có bảng hệ số hiệu chuẩn trong EEPROM — hệ số được in trên nhãn dán và phải nhập tay. Nó chỉ có một lợi ích duy nhất là tương thích mã lệnh SCPI với dòng 8480 cũ, và phải trả giá bằng 5 dB ở đáy dải (−30 thay vì −35 dBm), mất chế độ hai dải, cùng mức zero set và nhiễu đo cao hơn.
Cảm biến U8480 có cần máy đo công suất không?
Không. Dòng U8480 cắm thẳng vào cổng USB của máy tính hoặc của một máy Keysight khác và lấy nguồn từ cổng đó. Nó cũng có hiệu chuẩn nội bộ nên không cần chuẩn công suất 1 mW / 50 MHz vốn nằm trên thân máy đo. Phần mềm BenchVue cùng ứng dụng BV0007B cho phép đọc và ghi số liệu mà không phải lập trình.
Model cảm biến công suất nhiệt điện nào đo được tần số cao nhất?
Trong dòng N8480 là N8488A với 10 MHz – 67 GHz, dùng được tới 70 GHz, đầu nối 1,85 mm. Trong dòng U8480 là U8489A với DC – 120 GHz, đầu nối 1,0 mm; lưu ý model này chỉ có tuỳ chọn 200, tức ghép một chiều và ngưỡng chịu 4 V DC.
Cần tư vấn chọn đúng cảm biến và tuỳ chọn?
Techmaster Electronics là nhà phân phối uỷ quyền của Keysight tại Việt Nam. Xem toàn bộ danh mục máy đo công suất RF Keysight, hoặc tham khảo thêm trang tổng hợp sản phẩm Keysight.
Nếu bạn đang phân vân giữa N8480 và U8480, hoặc chưa chắc về tuỳ chọn CFT và 100/200, hãy gửi cho chúng tôi dải tần, mức công suất và kiểu tín hiệu cần đo — liên hệ Techmaster để được tư vấn cấu hình đúng ngay từ đơn hàng đầu tiên.
Nguồn số liệu: Keysight Technologies, N8480 Series Thermocouple Power Sensors Data Sheet (5989-9333) và U8480 Series USB Thermocouple Power Sensors Data Sheet (5991-1410).
