Keysight N5227B là máy phân tích mạng PNA vi sóng phủ dải 10 MHz – 67 GHz, cấu hình 2 cổng một nguồn hoặc 4 cổng hai nguồn. Ở 67 GHz, sai số đo không đến từ máy mà thường đến từ đầu nối bẩn, cáp bị uốn sau hiệu chuẩn hay IFBW đặt sai. Bài này không giới thiệu lại máy, mà đi thẳng vào thực hành: chuẩn bị bàn đo, hiệu chuẩn, ba phép đo điển hình và những lỗi hay gặp. Mọi con số lấy từ trang sản phẩm và data sheet của Keysight.
Chuẩn bị bàn đo cho Keysight N5227B
Trước khi bấm quét, có ba việc cần làm. Việc đầu tiên là để máy chạy ổn định nhiệt. Data sheet ghi độ trôi điển hình ở dải 50 – 67 GHz là 0,03 dB và 0,6° cho mỗi °C. Nghĩa là phòng đo dao động 2 °C trong buổi làm việc đã đủ làm lệch pha hơn 1° ở dải cao. Hãy hiệu chuẩn khi nhiệt độ phòng đã ổn định và tránh để luồng gió điều hòa thổi thẳng vào cáp.
Việc thứ hai là đầu nối. Cổng đo của N5227B là đầu nối 1,85 mm (male), 50 Ω danh định. Đầu nối 1,85 mm ghép cơ khí được với 2,4 mm, nhưng ghép lẫn mà không kiểm tra độ lõm chốt giữa là cách nhanh nhất làm hỏng cổng đo đắt tiền. Hãy dùng thước gauge kiểm tra chốt giữa, làm sạch bằng cồn isopropyl và tăm bông không xơ, siết bằng cờ lê lực đúng chuẩn.
Việc thứ ba là biết giới hạn công suất. Mức hư hỏng đầu vào là 27 dBm / 40 V với các tùy chọn 200, 201, 219, 400, 401, 419, nhưng chỉ 20 dBm / 50 V với các tùy chọn LFE mở rộng tần số thấp. Khi đo bộ khuếch đại công suất, luôn đặt suy hao ngoài trước cổng thu và tính trước công suất ra tối đa của DUT.
Chọn cấu hình phù hợp phép đo
Theo Keysight, N5227B có thể cấu hình 2 cổng một nguồn hoặc 4 cổng hai nguồn, kèm suy hao nguồn và thu, bias-tee, bộ điều chế xung và bộ phát xung để đo tham số S ở chế độ xung. Bản 4 cổng hai nguồn phù hợp đo linh kiện vi sai và bộ trộn tần; bản 2 cổng đủ cho phần lớn bộ lọc, cáp và đầu nối. Tham khảo cấu hình chi tiết tại trang máy phân tích mạng Keysight N5227B của Techmaster.
Hiệu chuẩn: bước quyết định độ chính xác
Một máy phân tích mạng chưa hiệu chuẩn chỉ cho kết quả “tương đối”. Hiệu chuẩn loại bỏ sai số hệ thống của cáp, adapter và chính bộ ghép định hướng trong máy. Với N5227B, data sheet công bố hiệu năng sau hiệu chuẩn bằng bộ chuẩn cơ khí 85058B: directivity 35 dB ở 10 MHz – 2 GHz, 38 dB ở 2 – 20 GHz, 37 dB ở 20 – 50 GHz và 34 dB ở 50 – 67 GHz; source match 40 dB ở dải 50 – 67 GHz. Đó là con số đạt được khi quy trình được làm đúng.
Có hai lựa chọn chính. Bộ chuẩn điện tử ECal nhanh, ít thao tác, giảm lỗi người dùng; chi tiết nguyên lý xem bài hiệu chuẩn ECal cho VNA. Bộ chuẩn cơ khí như 85058B cho phép kiểm soát từng chuẩn và là cơ sở của các con số đặc tả ở trên. Khi đo trên mạch in hoặc đồ gá, SOLT tại đầu cáp không còn đủ, cần cân nhắc TRL; bài hiệu chuẩn TRL và SOLT giải thích khi nào chọn phương pháp nào.
Khi nào phải hiệu chuẩn lại
- Đổi cáp, adapter hoặc tháo lắp mặt phẳng tham chiếu.
- Đổi dải tần hoặc số điểm ra ngoài vùng đã hiệu chuẩn (nội suy làm giảm độ chính xác).
- Phép kiểm chứng bằng chuẩn thru cho kết quả lệch khỏi 0 dB rõ rệt.
N5227B thông số ảnh hưởng trực tiếp tới thiết lập đo
Không phải mọi dòng trong data sheet đều quan trọng như nhau với người vận hành. Bảng dưới gom những thông số quyết định cách bạn đặt máy.
| Thông số | Giá trị (Keysight) | Ý nghĩa khi đo |
|---|---|---|
| Dải tần | 10 MHz – 67 GHz; LFE: 900 Hz – 67 GHz | Đo linh kiện tần số thấp nếu có LFE |
| Băng thông IF | 1 Hz – 15 MHz (danh định) | Đánh đổi nền nhiễu và tốc độ quét |
| Nền nhiễu thu, IFBW 10 Hz | −114 dBm (1–10 GHz); −101 dBm (60–67 GHz) | Giới hạn độ sâu suy hao đo được |
| Công suất preset | 0 dBm (200/400); −5 dBm (219/419) | Điểm xuất phát an toàn cho DUT thụ động |
| Công suất tối thiểu | −80 dBm điển hình (219/419) | Đo LNA mà không làm nén tín hiệu |
| Bias-tee | ±200 mA, ±40 VDC tối đa | Cấp nguồn cho linh kiện tích cực qua cổng đo |
Điểm cần lưu ý: nền nhiễu ở dải 60 – 67 GHz kém hơn dải 1 – 10 GHz khoảng 13 dB. Muốn thấy dải chặn sâu của bộ lọc sóng milimet, bạn phải hạ IFBW hoặc dùng lấy trung bình, chấp nhận thời gian quét dài hơn.
Ba phép đo điển hình trên máy phân tích mạng Keysight N5227B
1. Bộ lọc thụ động và cáp
Đây là phép đo phổ biến nhất. Đặt công suất preset, IFBW vừa phải (ví dụ vài kHz) để quét nhanh, sau đó thu hẹp IFBW khi cần xem dải chặn. Đo S21 cho suy hao chèn và độ chặn, S11 cho phối hợp trở kháng. Với cáp và đầu nối, chuyển sang miền thời gian để định vị điểm mất phối hợp; xem thêm bài phân tích miền thời gian trên VNA.
2. Bộ khuếch đại tạp âm thấp
Bộ khuếch đại có độ lợi cao dễ bị nén nếu nguồn đặt 0 dBm. Bản có suy hao nguồn (219/419) cho phép hạ công suất tới khoảng −80 dBm điển hình, đủ để giữ DUT trong vùng tuyến tính. Cấp nguồn phân cực qua bias-tee tích hợp, nhớ giới hạn ±200 mA và ±40 VDC, và bật nguồn DC trước khi cấp RF.
3. Đo tham số S chế độ xung
Linh kiện công suất hoặc linh kiện trên wafer chưa tản nhiệt thường phải đo ở chế độ xung. N5227B tích hợp bộ điều chế xung và bộ phát xung theo cấu hình, giúp đo tham số S xung mà không cần ghép thiết bị ngoài. Cần đồng bộ độ rộng xung, chu kỳ và cửa sổ thu; độ rộng xung càng hẹp thì yêu cầu IFBW càng rộng, kéo theo nền nhiễu cao hơn.
Lỗi thường gặp và cách tránh
- Uốn cáp sau hiệu chuẩn: ở 67 GHz, chỉ uốn lại cáp cũng làm lệch pha. Cố định cáp bằng giá đỡ, chỉ di chuyển phía DUT.
- Siết tay đầu nối: độ lặp lại kém và mòn ren. Luôn dùng cờ lê lực.
- IFBW quá rộng khi đo dải chặn: đường đo “chạm sàn” nhiễu, tưởng là độ chặn của bộ lọc.
- Quên tính công suất ra của DUT: có thể vượt 27 dBm (hoặc 20 dBm với LFE) và làm hỏng bộ thu.
- Không kiểm chứng sau hiệu chuẩn: đo lại một chuẩn thru hoặc đường truyền đã biết trước khi đo DUT.
- Không lưu trạng thái máy: lưu file trạng thái kèm dữ liệu .s2p/.s4p để lặp lại phép đo.
N5227B giá và hỗ trợ tại Việt Nam
Về N5227B giá, chi phí phụ thuộc nhiều vào cấu hình: số cổng, tùy chọn LFE, suy hao nguồn và thu, đo xung và phần mềm ứng dụng. Vì vậy Techmaster không niêm yết một con số chung; vui lòng liên hệ báo giá để nhận cấu hình sát nhu cầu. Techmaster Electronics là đại lý ủy quyền Keysight tại Việt Nam, có phòng hiệu chuẩn đạt ISO/IEC 17025, hỗ trợ tư vấn cấu hình, lắp đặt, đào tạo vận hành và hiệu chuẩn định kỳ. Xem thêm danh mục thiết bị tại trang Keysight của Techmaster, hoặc đặt yêu cầu trực tiếp trên trang Keysight N5227B.
