Tóm tắt nhanh: muốn rút ngắn thời gian test RF trên dây chuyền, phần dễ cắt nhất thường là thời gian máy chờ giữa hai điểm đo. Với máy phân tích tín hiệu vector PXIe Keysight M9393A, list mode kết hợp tùy chọn UNZ đưa thời gian chuyển tần từ 5 ms xuống còn 135 tới 175 µs mỗi điểm (giá trị danh định theo data sheet 5991-4538EN). Thông số đầy đủ có ở trang máy phân tích tín hiệu vector PXIe Keysight M9393A. Bài này giải thích list mode là gì, con số nào áp dụng cho trường hợp nào, và cách xếp một kế hoạch đo để tận dụng nó.
Vì sao thời gian chuyển tần là chìa khóa để rút ngắn thời gian test RF?
Một bài test bộ khuếch đại công suất, mô-đun front-end hay bộ thu phát vô tuyến hiếm khi chỉ đo ở một tần số. Kỹ sư test phải quét qua nhiều kênh, mỗi kênh lại đo công suất, ACPR, hài hoặc EVM. Mỗi lần đổi tần số, máy phân tích phải khóa lại bộ dao động nội (LO), chờ tần số và biên độ ổn định rồi mới thu mẫu được.
Nếu mỗi lần đổi tần mất 5 ms và bài test có 100 điểm tần số, riêng phần chờ đã chiếm 500 ms cho một sản phẩm. Trên một dây chuyền chạy hàng nghìn sản phẩm mỗi ca, nửa giây này lặp lại hàng nghìn lần. Vì vậy, bước đầu tiên để rút ngắn thời gian test RF là nhìn vào tốc độ chuyển tần. Đó cũng là lý do thông số này (frequency switching speed) được ghi thành một mục riêng trong data sheet của thiết bị dành cho sản xuất, bên cạnh độ chính xác biên độ và nhiễu nền.
Điều tương tự xảy ra ở phía nguồn phát. Bài chọn máy phát tín hiệu RF theo phase noise, sóng hài và tốc độ chuyển tần đã bàn về vế phát; bài này nói về vế thu.
List mode trên máy phân tích tín hiệu vector là gì?
Ở chế độ thông thường, mỗi điểm đo là một vòng lệnh: máy tính gửi lệnh đặt tần số và mức qua driver IVI, chờ máy báo ổn định, ra lệnh thu, rồi đọc dữ liệu về. Độ trễ của phần mềm và bus cộng vào từng điểm.
List mode đảo trình tự này, và đó là cách trực tiếp nhất để rút ngắn thời gian test RF ở phía thu. Toàn bộ danh sách điểm đo (tần số, mức vào dự kiến, thời gian thu) được nạp trước vào phần cứng. Khi chạy, mỗi xung trigger đẩy máy sang điểm kế tiếp và bắt đầu thu ngay khi tần số ổn định, không cần máy tính can thiệp giữa chừng. Dữ liệu của cả danh sách được đọc về một lần sau khi chạy xong.
Trên M9393A, một danh sách chứa tối đa 3201 điểm. Nguồn trigger gồm trigger ngoài, trigger theo biên độ (magnitude, wideband magnitude, wideband burst), trigger phần mềm và chạy ngay (immediate). Trigger ngoài là lựa chọn thường dùng khi cần đồng bộ với máy phát hoặc với chính sản phẩm đang đo.
M9393A chuyển tần nhanh tới mức nào?
Data sheet tách rõ hai cấu hình: chuẩn và có tùy chọn UNZ (fast tuning). Các giá trị dưới đây là danh định, đo với khung máy M9018A và bộ điều khiển nhúng M9037A, tính từ lúc có trigger tới khi tần số ổn định trong 2 kHz hoặc 1 ppm và biên độ ổn định trong 0,1 dB. Chúng chưa gồm thời gian thu và xử lý dữ liệu, và áp dụng khi tốc độ lấy mẫu IQ từ 6 MHz, băng thông thu phổ hoặc bộ lọc kênh đo công suất từ 4,8 MHz trở lên.
| Kiểu thay đổi tần số | Cấu hình chuẩn | Có tùy chọn UNZ |
|---|---|---|
| List mode, trong băng 0 (dưới 3,6 GHz) | 5 ms | 175 µs |
| List mode, trong băng 1 (3,6 tới 8,4 GHz) | 5 ms | 135 µs |
| List mode, trong băng 2 (8,4 tới 13,6 GHz) | 5 ms | 135 µs |
| List mode, trong băng 3 (13,6 tới 17,1 GHz) | 5 ms | 155 µs |
| List mode, trong băng 4 (17,1 tới 27 GHz) | 5 ms | 145 µs |
| List mode, chỉ đổi độ lệch baseband | 5 ms | 11 tới 95 µs |
| Ngoài list mode, đổi tần bất kỳ | 5 ms | 1 ms |
Có ba điều nên đọc kỹ trong bảng này.
- UNZ mới là thứ tạo ra khác biệt. Không có UNZ, list mode vẫn chạy nhưng mỗi bước vẫn là 5 ms. Lợi ích còn lại chỉ là bỏ được độ trễ phần mềm giữa các điểm. Muốn rút ngắn thời gian test RF một cách rõ rệt thì cần tùy chọn này.
- Nhảy qua ranh giới băng thì chậm hơn. Với UNZ, bước nhảy qua mốc 3,6 GHz mất 2 ms. Đây cũng là ranh giới giữa hai kiểu hạ tần: hai lần ở dưới 3,6 GHz và một lần ở trên. Qua các ranh giới băng khác, thời gian dưới 300 µs.
- Đổi độ lệch baseband là cách nhanh nhất. Khi các kênh cần đo nằm gần nhau, có thể giữ nguyên LO và chỉ dịch tần bằng xử lý số trong băng thông phân tích. Bước này chỉ mất 11 tới 95 µs tùy khoảng dịch.
Làm sao rút ngắn thời gian test RF bằng list mode?
Bốn bước dưới đây giúp rút ngắn thời gian test RF cho phần lớn bài test máy phát trên dây chuyền.
- Xếp danh sách theo băng tần. Gom các điểm dưới 3,6 GHz vào một nhóm, các điểm trên 3,6 GHz vào nhóm khác. Mỗi lần băng qua mốc 3,6 GHz tốn 2 ms, bằng khoảng 11 tới 15 bước chuyển trong cùng băng.
- Dùng độ lệch baseband cho các kênh gần nhau. Với băng thông phân tích 160 MHz (tùy chọn B16), nhiều kênh liền kề nằm gọn trong một lần đặt LO.
- Chọn thời gian thu vừa đủ. Phép đo công suất kênh với bộ lọc 3,84 MHz mất khoảng 1,1 ms khi thu 50 µs không lấy trung bình, và 3,3 ms khi lấy trung bình 10 lần. Thu dài hơn mức cần thiết là lãng phí lặp lại ở mọi điểm.
- Đồng bộ trigger với máy phát. Khi máy phát và máy phân tích cùng bước theo một trigger, không bên nào phải chờ bên kia qua phần mềm.
Một ví dụ cho thấy list mode rút ngắn thời gian test RF tới đâu: 100 điểm tần số trong băng 1. Ở cấu hình chuẩn, phần chuyển tần chiếm 100 × 5 ms = 500 ms. Với UNZ, con số là 100 × 135 µs = 13,5 ms. Phép tính này chỉ gồm thời gian chuyển tần. Thời gian trọn bài test còn phụ thuộc thời gian thu, số lần lấy trung bình, tốc độ truyền dữ liệu về máy tính và thời gian ổn định của chính sản phẩm, nên cần đo trên hệ thống thật trước khi cam kết sản lượng.
Dung lượng bộ nhớ cũng giới hạn list mode: 64 MSa với tùy chọn M01 và 256 MSa với M05; với M10, mỗi điểm thu tối đa 512 MSa và tổng cả danh sách tới 3,999 GB (mẫu 32 bit). Với phép đo công suất, giới hạn này rất rộng; với bài cần giữ lại dữ liệu I/Q dài ở từng điểm thì nên tính trước.
M9393A gồm những mô-đun nào và cần khung máy ra sao?
M9393A là một bộ bốn mô-đun PXIe chiếm năm khe: bộ số hóa IF M9214A, bộ tổng hợp tần số M9308A, bộ hạ tần M9365A (hai khe) và mô-đun chuẩn tần số M9300A. Chuẩn tần số là tùy chọn 300 và cần có để đạt thông số bảo hành; một M9300A có thể dùng chung cho nhiều kênh, như đã mô tả trong bài về chuẩn tần số PXIe M9300A cho hệ đo RF nhiều kênh.
Cấu hình chuẩn phủ 9 kHz tới 8,4 GHz, 14 GHz, 18 GHz hoặc 27 GHz, băng thông phân tích 40 MHz (nâng lên 100 hoặc 160 MHz). Độ chính xác biên độ tuyệt đối trong dải 100 MHz tới 3,6 GHz là ±0,54 dB theo thông số, ±0,13 dB điển hình, khi tắt tiền khuếch đại. Cấu hình mở rộng FRX phủ 3,6 tới 50 GHz, yêu cầu F27 và được khuyến nghị dùng kèm bộ suy hao M9169E.
Bốn mô-đun lấy từ khung máy tối đa khoảng 140 W (18 + 37 + 50 + 35 W). Vì vậy khi chọn khung, cần xem công suất và luồng gió cho từng khe trước, như phân tích trong bài chọn khung máy PXIe Keysight theo watt mỗi khe. Techmaster cung cấp khung PXIe 18 khe M9018B, M9019A và bộ điều khiển nhúng M9037A; nếu dựng hệ mới, xem thêm bài về bộ điều khiển M9038A. Đồ thị tốc độ quét phổ trong data sheet (Hình 9, trang 19) được đo với bộ số hóa M9214A cắm ở khe x8 và khung M9018A ở cấu hình 2-link 1 x 8 mặc định; khi dùng khung hoặc vị trí khe khác, nên đo lại tốc độ đọc dữ liệu trên hệ thống thật.
Khi nào nên chọn M9393A, khi nào chọn giải pháp khác?
- Chọn M9393A khi mục tiêu là rút ngắn thời gian test RF ở dải vi sóng: bài test cần phủ tới 27 GHz hoặc 50 GHz trong khuôn khổ PXIe, cần nhiều kênh thu đồng bộ (độ lệch đồng bộ giữa các kênh trong ±1 ns danh định, tới 4 kênh trong khung M9018A), hoặc cần ghép với máy phát và nguồn trong cùng một khung máy.
- Xem M9391A khi sản phẩm nằm trong dải tần của M9391A và ưu tiên chi phí mỗi kênh.
- Xem dòng VXT khi cần cả phát và thu trong một mô-đun cho test thiết bị vô tuyến; bài chọn M9410A, M9411A hay M9415A so sánh ba model này.
- Chọn máy để bàn khi công việc chủ yếu là gỡ lỗi thủ công ở phòng R&D, nơi màn hình và phím bấm quan trọng hơn mật độ kênh.
Nếu bạn mới làm quen với nền tảng này, bài hệ thống đo kiểm PXI Keysight gồm những gì là điểm bắt đầu phù hợp.
Cần xác nhận gì về hiệu chuẩn và cấu hình trước khi đặt hàng M9393A?
Keysight khuyến nghị chu kỳ hiệu chuẩn một năm cho M9393A và yêu cầu làm nóng 30 phút trước khi đo theo thông số. Với hệ PXIe, nên hiệu chuẩn cả bộ mô-đun cùng cáp nối mặt trước, vì thông số được công bố cho bộ đã ghép. Phòng thí nghiệm của Techmaster cung cấp dịch vụ hiệu chuẩn thiết bị đo lường theo ISO/IEC 17025; vui lòng hỏi trước về phạm vi cho thiết bị vi sóng dạng mô-đun.
Trước khi đặt hàng, hãy xác nhận với Techmaster ba điểm: tùy chọn UNZ đã có trong báo giá chưa, phần mềm đo (89600 VSA hoặc ứng dụng X-Series cho thiết bị mô-đun; X-Series không chạy trên cấu hình FRX) nào phù hợp với tiêu chuẩn của sản phẩm, và tình trạng cung cấp hiện hành của từng mô-đun. Tài liệu gốc: data sheet M9393A 5991-4538EN và trang sản phẩm M9393A trên keysight.com.
Cần tư vấn cấu hình để rút ngắn thời gian test RF cho dây chuyền của bạn? Liên hệ Techmaster, nhà phân phối ủy quyền của Keysight tại Việt Nam, hoặc xem toàn bộ thiết bị Keysight.
Câu hỏi thường gặp
List mode có cần tùy chọn UNZ không?
Không bắt buộc. List mode chạy được ở cấu hình chuẩn, nhưng thời gian chuyển tần danh định vẫn là 5 ms mỗi điểm. Tùy chọn UNZ mới đưa con số này xuống 135 tới 175 µs trong cùng một băng tần.
M9393A chuyển tần nhanh nhất là bao nhiêu?
Với UNZ trong list mode, thời gian chuyển tần danh định là 135 µs trong băng 3,6 tới 13,6 GHz và 175 µs dưới 3,6 GHz. Nếu chỉ đổi độ lệch baseband mà giữ nguyên LO, thời gian là 11 tới 95 µs.
Một danh sách list mode chứa được bao nhiêu điểm?
Tối đa 3201 điểm cho mỗi danh sách. Giới hạn thu trong list mode là 64 MSa với tùy chọn M01, 256 MSa với M05; với M10, mỗi điểm thu tối đa 512 MSa và tổng cả danh sách tới 3,999 GB (mẫu 32 bit).
M9393A chiếm bao nhiêu khe PXIe?
Năm khe cho một kênh: M9214A, M9308A và M9300A mỗi mô-đun một khe, M9365A hai khe. Một mô-đun chuẩn tần số M9300A có thể dùng chung cho nhiều kênh M9393A.
