Khi một bàn đo cần “phát ra thứ gì đó” để kích thích mạch, câu hỏi đầu tiên không phải là chọn mã nào, mà là phát cái gì. Một nguồn tín hiệu rf phát sóng liên tục, đặt được tần số và mức, dùng để hỏi mạch phản ứng ra sao ở từng tần số. Một bộ phát xung thì ngược lại: nó đánh đúng một cạnh dựng cực nhanh rồi im, để hỏi mạch phản ứng ra sao theo thời gian. Dòng PicoSource của Pico Technology có cả hai nhánh đó, và bốn mã trong bài này chia thành hai nhóm không thay thế được cho nhau: AS108 thuộc nhánh thứ nhất, còn PG911, PG912 và PG914 thuộc nhánh thứ hai.
Bài viết này đi theo hướng chọn mua: mỗi mã làm được gì, khác nhau ở chỗ nào, và một bàn đo cụ thể thì nên lấy mã nào. Các con số bên dưới lấy từ trang sản phẩm của Techmaster và tài liệu công bố trên picotech.com, không suy đoán.
Hai họ thiết bị, hai câu hỏi đo lường khác nhau
Khác biệt gốc rễ giữa AS108 và dòng PG900 không nằm ở tần số hay giá, mà nằm ở miền đo.
AS108 làm việc trong miền tần số. Bạn đặt một tần số, một mức ra, có thể thêm điều chế, rồi đo xem thiết bị cần thử phản ứng thế nào tại đúng tần số đó. Muốn biết đáp ứng trên cả dải thì quét dần hoặc nhảy qua một danh sách tần số. Đây là cách làm quen thuộc khi đo độ nhạy máy thu, đo độ chọn lọc, hay khi cần một nguồn dao động nội cho bộ trộn.
Dòng PG900 làm việc trong miền thời gian. Một xung có cạnh dựng đủ nhanh mang trong nó phổ rất rộng, nên chỉ cần đánh một phát là kích thích được toàn bộ dải tần quan tâm cùng lúc. Việc còn lại là nhìn dạng sóng phản hồi theo thời gian: sóng dội về sau bao lâu, biên độ bao nhiêu, méo ra sao. Đây là nguyên lý của phép đo phản xạ miền thời gian (TDR) và phép đo truyền qua miền thời gian (TDT).
Nói gọn: nếu kết quả bạn cần là một đường cong theo tần số, đó là việc của AS108. Nếu kết quả bạn cần là một dạng sóng theo thời gian, đó là việc của dòng PG900.
PicoSource AS108 — máy phát tín hiệu 8 GHz có điều chế vector
Bộ tổng hợp tín hiệu PicoSource AS108 là một agile synthesizer phủ dải 300 kHz đến 8 GHz, điều khiển qua USB từ máy tính Windows. Chữ “agile” ở đây có nghĩa cụ thể: pha, tần số và biên độ đều lập trình được và đổi nhanh, nên máy không chỉ dùng để đặt một tần số cố định rồi để đó.
| Thông số | PicoSource AS108 |
|---|---|
| Dải tần | 300 kHz – 8 GHz |
| Kiểu máy | Agile synthesizer, điều chế vector IQ |
| Điều khiển | Pha, tần số, biên độ lập trình được |
| Chế độ | Điều chế, quét, nhảy tần, list mode |
| Độ phân giải tần số | 10 Hz (dải trên 125 MHz đến 4 GHz) |
| Độ chính xác chuẩn tần nội | ±5 ppm |
| Độ phân giải mức ra | 0,1 dBm |
| Độ chính xác mức ra | ±1,5 dB |
| Kết nối | USB |
| Nguồn cấp | +12 V đến +15 V DC, 12 W, jack 2,1 mm |
| Kích thước / khối lượng | 173 × 232 × 56 mm / 1,78 kg |
Vài điểm đáng chú ý khi cân nhắc một máy phát tín hiệu 8 GHz cho bàn đo:
- Điều chế vector IQ. Máy không chỉ phát sóng mang sạch mà còn dựng được dạng tín hiệu số phức tạp, nên dùng được cho việc mô phỏng tín hiệu vô tuyến chứ không chỉ để dò độ nhạy.
- List mode và nhảy tần. Nạp sẵn một danh sách điểm tần số rồi chạy qua từng điểm — đúng thứ cần cho một chuỗi kiểm tra tự động, thay vì ngồi đặt tay từng tần số.
- Tham chiếu xung nhịp ngoài và ngõ trigger. Cho phép ghép AS108 vào một hệ đo lớn hơn và đồng bộ với các thiết bị khác.
- Chế độ khởi động tự đặt. Máy tự lên đúng trạng thái đã cấu hình khi được cấp điện, hợp với trạm đo chạy không người trực.
- Nhiều máy trên một PC. Chạy nhiều bản phần mềm song song để điều khiển nhiều bộ tổng hợp, khi bài toán cần hơn một nguồn phát.
Về mặt vật lý, mặt máy khá gọn: một ngõ FM / AM Input trên giắc BNC 600 Ω để điều chế từ ngoài, và một ngõ RF Output trên giắc N 50 Ω. Máy chạy nguồn 12–15 V một chiều nên mang đi hiện trường được, không buộc phải cắm lưới.
Dòng PicoSource PG900 — bộ phát xung cạnh pico giây
Ba mã PG911, PG912 và PG914 là bộ phát xung vi sai, điều khiển qua USB. Cả ba dùng chung một thân máy và chung toàn bộ thông số định thời; điểm khác duy nhất — cũng là điểm quyết định khi chọn mua — nằm ở loại đầu phát xung.
Hai công nghệ đầu phát
Đầu diode phục hồi bậc (SRD) nằm liền trong máy, ra giắc SMA(f) 50 Ω. Thời gian chuyển dưới 60 ps, biên độ chỉnh được trong khoảng 2,5 đến 6 V. Vì biên độ lớn và đặt được, nhánh này hợp khi cần kích thích mạnh hoặc cần đủ mức để vượt nền nhiễu của phép đo. Máy kèm theo bộ suy hao −20 dB 10 GHz giắc SMA(m-f).
Đầu tunnel-diode là hai đầu phát rời, cắm ngoài, ra giắc N(m) 50 Ω, một đầu dương và một đầu âm. Thời gian chuyển dưới 40 ps nhưng biên độ cố định, chỉ trên 200 mV. Nhánh này đánh đổi biên độ lấy cạnh nhanh hơn — hợp khi cần phân giải theo thời gian cao. Máy kèm adapter chuyển N(f) sang SMA(m).
Chênh lệch 60 ps so với 40 ps tương đương cạnh nhanh hơn 1,5 lần, chứ không phải gấp đôi. Đây là con số đáng cân nhắc vì nó quyết định khả năng tách hai điểm gián đoạn trở kháng nằm gần nhau trên cùng một đường truyền.
Những gì cả ba mã dùng chung
- Hai đầu ra vi sai: mỗi máy phát một cặp xung dương và âm, đúng thứ cần khi đối tượng đo là đường tín hiệu vi sai tốc độ cao.
- Độ rộng xung 200 ns đến 4 µs, bước chỉnh 25 ns, sai số ±10% ±50 ns.
- Chu kỳ lặp 1 µs đến 1 s, bước 200 ns, sai số ±100 ppm ±10 ns.
- Jitter dưới 3 ps RMS so với trigger ngoài.
- Độ chính xác biên độ ±10%.
- Đầu phát nhỏ gọn: mỗi đầu 80 × 28 × 25 mm, nặng 125 g, làm việc từ +5 °C đến +40 °C.
Một chi tiết dễ bỏ qua nhưng ảnh hưởng trực tiếp tới phép đo vi sai: dải chỉnh lệch thời gian giữa hai ngõ ra. Nhánh SRD chỉnh được ±1 ns với bước 1 ps, còn nhánh tunnel-diode chỉ ±200 ps cũng với bước 1 ps. Nếu hệ đo của bạn có chênh lệch chiều dài cáp đáng kể giữa hai nhánh, khoảng chỉnh rộng hơn của nhánh SRD là một lợi thế thực tế.
Bảng so sánh bốn mã PicoSource
| Tiêu chí | AS108 | PG911 | PG912 | PG914 |
|---|---|---|---|---|
| Loại thiết bị | Bộ tổng hợp tín hiệu | Bộ phát xung vi sai | ||
| Đại lượng phát | Sóng liên tục 300 kHz – 8 GHz | Xung đơn cạnh dựng nhanh | ||
| Công nghệ đầu ra | Tổng hợp tần số, điều chế IQ | SRD tích hợp | Tunnel-diode ngoài | Cả SRD và tunnel-diode |
| Thời gian chuyển | — | < 60 ps | < 40 ps | < 60 ps và < 40 ps |
| Biên độ ra | Đặt theo dBm, phân giải 0,1 dBm | 2,5 – 6 V, chỉnh được | > 200 mV, cố định | Cả hai mức trên |
| Đầu nối chính | N 50 Ω | SMA(f) 50 Ω, liền máy | N(m) 50 Ω, đầu rời | Cả hai kiểu |
| Dải chỉnh lệch thời gian | — | ±1 ns, bước 1 ps | ±200 ps, bước 1 ps | Theo từng đầu phát |
| Phụ kiện kèm | — | Suy hao −20 dB 10 GHz | Adapter N(f) – SMA(m) | Cả hai phụ kiện |
| Kết nối điều khiển | USB | USB | ||
Chọn theo bài toán thực tế
Đo độ nhạy và độ chọn lọc của máy thu
Bài toán cần một nguồn chuẩn biết rõ tần số và mức, hạ dần mức cho tới khi máy thu mất tín hiệu. Đây là công việc của AS108: độ phân giải mức ra 0,1 dBm đủ mịn để dò ngưỡng, còn list mode giúp lặp lại cùng một chuỗi điểm tần số cho từng mẫu thử. Bộ phát xung không làm được việc này vì nó không đặt được một tần số đơn.
Định vị lỗi trở kháng trên backplane hoặc cáp
Bài toán cần biết vị trí và mức độ của điểm gián đoạn trở kháng dọc đường truyền. Đây là TDR, và nó cần cạnh dựng càng nhanh càng tốt để tách được hai điểm gần nhau. PicoSource PG912 với cạnh dưới 40 ps là lựa chọn hợp lý khi phân giải là yếu tố quyết định. Nếu đường truyền dài và suy hao lớn khiến sóng dội về quá nhỏ, biên độ 2,5–6 V của nhánh SRD lại có giá trị hơn.
Đặc tính hóa đường vi sai tốc độ cao
Bài toán cần một cặp xung dương và âm thật sự cân nhau, và cần chỉnh được lệch thời gian giữa hai nhánh. Cả ba mã PG900 đều phát cặp vi sai, nhưng nếu hệ đo cần cả cạnh nhanh lẫn biên độ lớn — chẳng hạn vừa đo TDR phân giải cao vừa kích thích qua một đoạn suy hao — thì PicoSource PG914 đáng cân nhắc vì phủ được cả hai kiểu đầu phát trên cùng một máy, khỏi phải mua hai thiết bị.
Kiểm tra đáp ứng xung và tiền kiểm EMC mức board
Bài toán cần tái tạo một sự kiện quá độ có kiểm soát để xem mạch phản ứng thế nào. Máy phát xung PicoSource PG911 hợp ở đây nhờ biên độ chỉnh được: bắt đầu từ mức thấp rồi tăng dần cho tới khi thấy hiện tượng, thay vì chỉ có một mức cố định.
Những điểm cần chốt trước khi đặt hàng
- Hệ giắc của bàn đo. Nhánh SRD ra SMA, nhánh tunnel-diode ra N. Phụ kiện kèm theo máy đã giải quyết phần lớn nhu cầu chuyển đổi, nhưng vẫn nên kiểm lại cáp và adapter hiện có.
- Trở kháng 50 Ω xuyên suốt. Cả bốn mã đều làm việc trên hệ 50 Ω. Một đoạn cáp hoặc đồ gá sai trở kháng sẽ tự tạo ra điểm phản xạ và làm hỏng chính phép đo TDR mà bạn định thực hiện.
- Thiết bị thu tương ứng. Một xung cạnh 40 ps chỉ có ý nghĩa nếu máy thu đủ nhanh để nhìn thấy nó. Tài liệu Pico nêu rõ dòng PG900 ghép được với máy hiện sóng lấy mẫu PicoScope 9300 20 GHz cho nhóm phép đo này.
- Giới hạn ngõ vào. Ngõ RF Output của AS108 ghi rõ 50 Ω 25 V và ngõ FM / AM Input là 600 Ω — nên kiểm trước khi đấu vào mạch có thành phần một chiều.
- Kế hoạch hiệu chuẩn. Thiết bị phát là chuẩn so sánh của cả phép đo, nên sai số của nó đi thẳng vào kết quả. Techmaster có phòng hiệu chuẩn theo ISO/IEC 17025 để duy trì liên kết chuẩn cho nhóm thiết bị này.
Nếu bàn đo của bạn thiên về đo theo tần số hơn là theo thời gian, cách tiếp cận và lựa chọn cấu hình có thể tham khảo thêm ở bài hướng dẫn ứng dụng đo lường thực tế với Keysight N5166B, nơi cùng một logic chọn nguồn phát được áp vào một dòng máy khác.
Các model trong dòng PicoSource
Bốn mã PicoSource do Techmaster phân phối, xem thông số đầy đủ tại trang sản phẩm:
- PicoSource AS108 — bộ tổng hợp tín hiệu 300 kHz – 8 GHz, điều chế vector IQ, USB.
- PicoSource PG911 — đầu SRD tích hợp, cạnh < 60 ps, biên độ 2,5 – 6 V chỉnh được.
- PicoSource PG912 — đầu tunnel-diode ngoài, cạnh < 40 ps, biên độ > 200 mV cố định.
- PicoSource PG914 — gộp cả đầu SRD và đầu tunnel-diode trên một máy.
Toàn bộ danh mục thiết bị Pico Technology do Techmaster phân phối, gồm máy hiện sóng USB, bộ ghi dữ liệu và nhóm thiết bị RF, có tại trang thương hiệu.
Câu hỏi thường gặp
AS108 có thay được bộ phát xung PG900 không?
Không. AS108 phát sóng liên tục tại một tần số đặt trước, còn dòng PG900 phát một xung có cạnh dựng dưới 60 ps hoặc dưới 40 ps. Phép đo TDR cần cạnh dựng nhanh nên phải dùng PG900; phép đo độ nhạy máy thu cần một tần số đơn nên phải dùng AS108.
PG911, PG912 và PG914 khác nhau ở đâu?
Khác ở loại đầu phát. PG911 dùng đầu SRD tích hợp, cạnh dưới 60 ps, biên độ 2,5 – 6 V chỉnh được. PG912 dùng đầu tunnel-diode ngoài, cạnh dưới 40 ps, biên độ trên 200 mV cố định. PG914 có cả hai. Các thông số định thời như độ rộng xung, chu kỳ lặp và jitter thì giống nhau trên cả ba mã.
Nên chọn cạnh 60 ps hay 40 ps?
Chọn 40 ps khi cần phân giải theo thời gian cao, ví dụ tách hai điểm gián đoạn trở kháng nằm gần nhau. Chọn 60 ps khi cần biên độ lớn và đặt được mức, ví dụ khi tín hiệu dội về bị suy hao nhiều. Chênh lệch giữa hai mức này là 1,5 lần.
Dòng PG900 dùng với máy hiện sóng nào?
Tài liệu của Pico nêu dòng PG900 ghép được với máy hiện sóng lấy mẫu PicoScope 9300 20 GHz cho các phép đo TDR/TDT, đo phổ và đo jitter. Điểm cần lưu ý là băng thông của thiết bị thu phải đủ để nhìn thấy cạnh xung.
AS108 điều khiển bằng gì?
Bằng phần mềm trên Windows qua cổng USB, kèm API để điều khiển từ xa hoặc tích hợp vào hệ đo tự động. Máy còn có tham chiếu xung nhịp ngoài, ngõ trigger và chế độ khởi động tự đặt, phục vụ các trạm đo chạy không người trực.
