Keysight N8975A là máy phân tích hệ số tạp âm thuộc dòng NFA, đo đồng thời hệ số tạp âm (noise figure) và độ lợi của bộ khuếch đại, bộ trộn và chuỗi thu trong dải 10 MHz đến 26,5 GHz. Keysight đã chuyển model này sang trạng thái ngừng sản xuất (Obsolete) và nêu tên model thay thế là N8975B. Dù vậy, nhiều phòng lab RF, trường đại học và nhà máy tại Việt Nam vẫn đang vận hành N8975A hằng ngày. Bài này hướng dẫn thực hành cho người đang dùng máy.
Keysight N8975A: tình trạng sản phẩm và model thay thế
Trên trang sản phẩm chính hãng, Keysight ghi N8975A ở trạng thái Obsolete, tức đã ngừng sản xuất và không còn bán mới. Model được Keysight nêu tên thay thế là N8975B, máy phân tích hệ số tạp âm NFA X-Series cùng dải 10 MHz – 26,5 GHz, giao diện cảm ứng đa điểm. Điều này không có nghĩa máy đang dùng phải bỏ đi: một chiếc N8975A còn được hiệu chuẩn định kỳ vẫn cho kết quả có thể truy xuất nguồn gốc. Techmaster tiếp tục hỗ trợ thiết bị đang vận hành với dịch vụ hiệu chuẩn tại phòng hiệu chuẩn đạt ISO/IEC 17025.
Với dự án mới, chúng tôi khuyên xem xét N8975B. Phần so sánh cách đo Y-factor trên thế hệ mới đã có trong bài máy phân tích hệ số tạp âm Keysight N8975B đo LNA tới 26,5 GHz; bài này tập trung vào thao tác trên N8975A.
N8975A thông số cần nắm trước khi đo
Các thông số dưới đây lấy từ trang sản phẩm Keysight. Chúng quyết định cách bạn bố trí phép đo, nên cần đọc kỹ trước khi nối DUT:
- Dải tần: 10 MHz đến 26,5 GHz trong một máy duy nhất.
- Đầu nối vào: APC 3,5 (đực) là tiêu chuẩn. Dùng đầu chuyển chất lượng tốt khi DUT có đầu SMA hoặc N.
- Nguồn tạp âm thông minh tương thích: dòng SNS gồm N4000A, N4001A, N4002A. Bảng ENR được máy đọc tự động từ nguồn SNS.
- Đo đồng thời: hệ số tạp âm và độ lợi trong cùng một lần quét.
- Băng thông đo: sáu mức do người dùng chọn.
- Điều khiển LO: qua cổng GPIB thứ hai dành riêng, phục vụ đo linh kiện chuyển tần.
- Mở rộng tần số: lên tới 110 GHz khi ghép bộ hạ tần khối (block downconverter) chuyên dụng.
Bảng độ bất định và dải đo chi tiết nằm trong data sheet dòng NFA; liên hệ Techmaster nếu cần tài liệu gốc cho hồ sơ thẩm định.
Nguyên lý Y-factor trên máy phân tích hệ số tạp âm Keysight
Máy phân tích hệ số tạp âm Keysight dùng phương pháp Y-factor. Nguồn tạp âm được bật và tắt luân phiên. Khi bật, nguồn phát ra mức tạp âm cao hơn mức nhiệt tham chiếu 290 K một lượng gọi là ENR (Excess Noise Ratio). Máy đo công suất tạp âm ở đầu ra DUT trong hai trạng thái, lấy tỷ số Y = Nbật/Ntắt, rồi tính hệ số tạp âm theo quan hệ tuyến tính F = ENR / (Y − 1). Cùng hai giá trị công suất đó cũng cho ra độ lợi của DUT, vì vậy máy hiển thị được cả hai đại lượng một lúc.
Ba hệ quả thực tế rút ra từ nguyên lý này:
- Sai số của bảng ENR đi thẳng vào kết quả, nên nguồn tạp âm phải còn hạn hiệu chuẩn.
- DUT có hệ số tạp âm càng thấp thì Y càng lớn; chọn nguồn ENR phù hợp giúp giảm độ bất định. Cách chọn được phân tích trong bài chọn nguồn tạp âm ENR thấp hay cao.
- Bản thân máy phân tích cũng có tạp âm. Bước hiệu chuẩn người dùng đo tạp âm của máy để trừ ra theo công thức Friis.
Quy trình đo hệ số tạp âm với Keysight N8975A
Bước 1: Khởi động và làm nóng
Bật máy và nguồn tạp âm, để thiết bị ổn định nhiệt theo thời gian khuyến nghị trong tài liệu hướng dẫn trước khi hiệu chuẩn.
Bước 2: Kết nối nguồn tạp âm SNS
Nối cáp điều khiển nguồn SNS (N4000A, N4001A hoặc N4002A) vào máy. Máy tự đọc bảng ENR lưu trong nguồn, tránh lỗi nhập tay.
Bước 3: Thiết lập dải tần, số điểm và băng thông
Chọn tần số bắt đầu, kết thúc và số điểm đo theo băng tần của DUT. Băng thông đo rộng cho kết quả nhanh và ít rung; băng thông hẹp cần thiết khi DUT có cấu trúc dải hẹp hoặc gần tín hiệu gây nhiễu. Bật lấy trung bình để giảm độ dao động (jitter) của trị số đo, đổi lại thời gian quét dài hơn.
Bước 4: Hiệu chuẩn người dùng
Nối nguồn tạp âm trực tiếp vào đầu vào máy (qua đúng đầu chuyển sẽ dùng khi đo) và chạy hiệu chuẩn. Máy ghi lại tạp âm của chính nó trên toàn dải. Sau bước này, kết quả hiển thị là của DUT đã được hiệu chỉnh. Cần hiệu chuẩn lại khi đổi dải tần, đổi băng thông, hoặc khi nhiệt độ phòng thay đổi đáng kể.
Bước 5: Đo DUT
Chèn DUT giữa nguồn tạp âm và đầu vào máy. Với LNA cần cấp nguồn, dùng nguồn DC có gợn thấp và lọc tốt; tạp âm từ nguồn cấp sẽ lọt vào kết quả. Đọc đồng thời hệ số tạp âm và độ lợi, lưu dữ liệu ở định dạng cần cho báo cáo.
Bù suy hao và giảm sai số do kết nối
Mọi cáp, đầu chuyển hay bộ suy hao nằm giữa nguồn tạp âm và DUT đều làm hệ số tạp âm đo được xấu đi, vì suy hao trước DUT cộng gần như trực tiếp vào kết quả. Suy hao sau DUT ảnh hưởng ít hơn nhưng vẫn làm sai độ lợi. N8975A cho phép khai báo bù suy hao trước và sau DUT, dạng giá trị cố định hoặc bảng theo tần số.
- Đo suy hao cáp và đầu chuyển bằng máy phân tích mạng, nhập dạng bảng thay vì một số cố định.
- Nối nguồn tạp âm sát đầu vào DUT nhất có thể.
- Siết đầu nối APC 3,5 đúng lực bằng cờ lê lực; đầu nối lỏng gây kết quả trôi giữa các lần đo.
Ảnh hưởng của từng tầng trong chuỗi thu được giải thích chi tiết hơn ở bài đo noise figure trong chuỗi thu RF bằng phương pháp Y-factor.
Đo bộ trộn và linh kiện chuyển tần
Với bộ trộn hoặc bộ hạ tần, tần số đầu vào và đầu ra khác nhau. N8975A xử lý trường hợp này nhờ điều khiển bộ phát LO ngoài qua cổng GPIB thứ hai dành riêng. Người dùng khai báo kiểu chuyển tần (hạ tần hoặc nâng tần), tần số LO cố định hoặc quét, và băng biên cần đo. Cần lọc băng ảnh ở đầu vào DUT khi đo một băng biên, nếu không tạp âm từ băng ảnh sẽ làm kết quả sai lệch. Trên 26,5 GHz, Keysight cho biết có thể mở rộng hệ thống NFA lên tới 110 GHz bằng bộ hạ tần khối chuyên dụng.
N8975A giá và lựa chọn khi đầu tư
Vì N8975A đã ngừng sản xuất, câu hỏi về N8975A giá thường rơi vào ba trường hợp: hiệu chuẩn hoặc sửa chữa máy đang dùng, mua nguồn tạp âm và phụ kiện, hoặc đầu tư máy thế hệ mới. Với từng trường hợp, vui lòng liên hệ báo giá để được tư vấn cấu hình phù hợp. Thông tin tra cứu và tình trạng hỗ trợ được cập nhật tại trang máy phân tích hệ số tạp âm NFA Keysight N8975A.
Techmaster hỗ trợ người dùng N8975A
Techmaster Electronics là đại lý ủy quyền Keysight tại Việt Nam, có phòng hiệu chuẩn đạt ISO/IEC 17025. Chúng tôi hỗ trợ hiệu chuẩn máy phân tích và nguồn tạp âm, tư vấn bố trí phép đo LNA và bộ trộn, cùng lộ trình chuyển sang thế hệ NFA X-Series. Xem thêm các dòng thiết bị khác tại trang thiết bị đo Keysight, hoặc gửi yêu cầu qua trang Keysight N8975A để kỹ sư liên hệ.
