Keysight M8195A là máy phát sóng tùy ý (AWG) dạng mô-đun AXIe một khe, lấy mẫu tới 65 GSa/s, băng thông tương tự 25 GHz, độ phân giải 8 bit và tới bốn kênh vi sai trên mỗi mô-đun. Bài này không so sánh model mà đi thẳng vào bốn bài toán Keysight nêu trong data sheet: tín hiệu PAM4 tốc độ cao, quang kết hợp, RF băng rộng/radar và tín hiệu có lỗi cài sẵn để thử máy thu. Mỗi phần có quy trình từng bước. Mọi thông số lấy từ data sheet 5992-0014 phiên bản 4.5 của Keysight.
M8195A thông số: những con số quyết định ứng dụng
Trước khi dựng bài đo, cần nắm các giới hạn phần cứng mà Keysight công bố, vì chúng quyết định tín hiệu nào phát trực tiếp được và tín hiệu nào phải đổi cách làm:
- Tốc độ lấy mẫu: 53,76 – 65 GSa/s; chia 2 còn 26,88 – 32,5 GSa/s; chia 4 còn 13,44 – 16,25 GSa/s.
- Băng thông tương tự: 25 GHz, tức băng tức thời từ DC đến 25 GHz.
- Độ phân giải: 8 bit.
- Biên độ: tới 1 Vpp đơn cực, 2 Vpp vi sai, trong cửa sổ điện áp −1,0 V đến +3,3 V.
- Bộ nhớ: bộ nhớ trong 1 MSa mỗi mô-đun; bộ nhớ mở rộng 2 GSa tiêu chuẩn, 16 GSa với tùy chọn 16G.
- Cạnh xung: thời gian lên/xuống 20/80 % là 18 ps điển hình, 12 ps khi bật bù trước (pre-distortion).
- Jitter nội tại: RJ rms dưới 200 fs.
- Bù đáp tuyến: bộ lọc FIR phần cứng tới 64 nhánh, hiệu chuẩn đáp ứng biên độ và pha tích hợp sẵn.
Một điểm hay bị bỏ qua: 65 GSa/s ở cả bốn kênh chỉ đạt khi dùng bộ nhớ trong. Ở chế độ bộ nhớ mở rộng, chế độ hai kênh đọc ở 32,5 GSa/s với nội suy 2 lần (tần số ra tối đa 12,8 GHz), chế độ bốn kênh đọc ở 16,25 GSa/s với nội suy 4 lần (6,4 GHz). Khi cần cả bốn kênh lẫn dạng sóng dài, hãy tính trước giới hạn này.
Ứng dụng 1: phát PAM4 và tín hiệu nối tiếp tốc độ cao
Theo Keysight, máy phát sóng tùy ý M8195A phát PRBS, NRZ, PAM4, PAM8 và DMT tới 32 GBaud, chuỗi PRBS dài tới 2³¹−1. Data sheet minh họa PAM4 ở 28 GBaud (56 Gbit/s). Vì dạng sóng được tính bằng phần mềm, có thể tạo PAM-n với các mức điện áp không cách đều để mô phỏng bộ phát bị nén mức.
Quy trình gợi ý cho bài thử máy thu PAM4:
- Xác định tốc độ ký hiệu và số mức. Ở 28 GBaud với 65 GSa/s, mỗi ký hiệu có hơn hai mẫu, đủ để tạo dạng xung có kiểm soát.
- Tạo chuỗi bằng soft front panel hoặc MATLAB/Python. PRBS7 tới PRBS15 dùng được ngay; PRBS23 và PRBS31 cần tùy chọn bộ nhớ 16 GSa, và Keysight lưu ý tải PRBS 2³¹−1 mất vài phút.
- Đo đáp tuyến cáp, đầu nối và đường mạch tới điểm thử, rồi nạp tham số S để bù (de-embed). FIR 64 nhánh xử lý phần bù trong phần cứng.
- Nếu cần phép đo BER chuẩn hóa, M8195A được tích hợp vào phần mềm M8070B của dòng M8000 và M8085A cho máy thu MIPI.
Ứng dụng 2: quang kết hợp phân cực kép
Bài toán quang kết hợp cần bốn tín hiệu đồng bộ chặt: I và Q cho mỗi phân cực. Một mô-đun M8195A bốn kênh phát đủ hai tín hiệu I/Q độc lập ở tốc độ tới 32 GBaud trở lên. Keysight minh họa 16QAM ở 32 GBaud. Vì bốn kênh sinh ra trong cùng một máy, không qua mạch ngoài, độ đồng bộ đạt mức femto giây.
- Cấu hình mô-đun tùy chọn 004 (bốn kênh). Mô-đun 001 hoặc 002 nâng cấp lên bằng license phần mềm.
- Dùng phần mềm 81195A Optical Modulation Generator (tải miễn phí) để chọn định dạng QPSK, nQAM hoặc OFDM và bộ lọc tạo dạng xung.
- Bù méo của cáp và bộ khuếch đại driver bằng nhúng/khử nhúng tham số S hoặc hiệu chuẩn tại chỗ trong 81195A.
- Căn lệch thời gian giữa bốn kênh bằng trễ kênh biến đổi trước khi đo chòm sao ở máy thu quang.
Ứng dụng 3: RF băng rộng, chirp radar và xung ngắn
Với băng tức thời DC – 25 GHz, M8195A phát trực tiếp tín hiệu nPSK, nQAM, APSK hoặc OFDM tại sóng mang tới 25 GHz. Theo Keysight, cách này thường bỏ được một tầng đổi tần lên, hữu ích cho radar, vệ tinh, tác chiến điện tử và nghiên cứu 5G/6G. Ngoài ra máy tạo được xung ngắn cỡ 100 ps; data sheet đưa ví dụ xung 100 ps với thời gian lên 17 ps.
- Mô tả chirp bằng công thức trong MATLAB hoặc Python, chọn tốc độ lấy mẫu đủ cao so với tần số cao nhất của chirp.
- Tính độ dài: thời lượng phát liên tục bằng số mẫu chia tốc độ lấy mẫu. Kịch bản dài nên dùng bộ tuần tự (tùy chọn SEQ) lặp các đoạn thay vì nhồi đầy bộ nhớ.
- Bật hiệu chuẩn đáp ứng tần số tích hợp để tín hiệu đa tần phẳng. Độ phẳng biên độ điển hình là ±2 dB từ DC tới 10 GHz và +2/−3 dB từ 10 tới 25 GHz trước khi bù.
Bài máy phát dạng sóng tùy ý đa kênh cho radar và tác chiến điện tử trình bày kỹ cách tính ngân sách bộ nhớ cho kịch bản radar.
Ứng dụng 4: thử sức chịu đựng với lỗi cài sẵn
Data sheet cho biết M8195A thêm được jitter, ISI, nhiễu và méo khác vào tín hiệu. Khối DSP nhúng cùng 81195A-RSP cho phép đổi tham số dạng sóng và lỗi ngay khi đang chạy mà không phải tải lại dạng sóng, giúp quét điểm lỗi nhanh hơn.
- Đặt tín hiệu chuẩn sạch và xác nhận máy thu chạy không lỗi.
- Tăng dần một loại lỗi mỗi lần: ISI qua kênh nhúng, rồi jitter, rồi nhiễu.
- Ghi lại ngưỡng mà máy thu bắt đầu lỗi; đó là biên dự phòng của thiết kế.
M8195A trong nhóm Máy Phát Sóng Hàm & Sóng Tùy Ý Keysight
Trong danh mục Máy Phát Sóng Hàm & Sóng Tùy Ý Keysight, M8195A thuộc nhóm AWG mô-đun hiệu năng cao, đổi độ phân giải lấy tốc độ: 8 bit nhưng 65 GSa/s. Với bài toán cần độ phân giải biên độ cao ở băng hẹp hơn, nên xem lại tiêu chí chọn trong bài AWG là gì và cách chọn theo tốc độ lấy mẫu, độ phân giải. Toàn bộ dòng sản phẩm có trên trang thiết bị đo Keysight của Techmaster.
M8195A là mô-đun, không phải máy để bàn. Để chạy cần khung AXIe (M9502A hai khe hoặc M9505A năm khe) cùng bộ điều khiển nhúng M9537A hoặc PC ngoài nối qua PCIe/USB. Muốn hệ 16 kênh đồng bộ, ghép tới bốn mô-đun M8195A với mô-đun đồng bộ M8197A trong khung năm khe. Phần mềm điều khiển qua SCPI và IVI-COM; tích hợp sẵn với PathWave System Design (SystemVue) và PathWave Signal Generation.
M8195A giá và cấu hình: chuẩn bị gì trước khi hỏi báo giá
Giá M8195A phụ thuộc cấu hình, vì vậy Techmaster không niêm yết sẵn mà liên hệ báo giá M8195A theo từng cấu hình. Để báo giá chính xác, hãy chuẩn bị:
- Số kênh: 001, 002 hoặc 004; có thể nâng cấp sau bằng license.
- Bộ nhớ: 2 GSa tiêu chuẩn hay 16 GSa (16G), nhất là khi cần PRBS31 hoặc chirp dài.
- Tùy chọn phần mềm: SEQ (tuần tự), FSW (chuyển nhanh), 81195A-RSP, M8070B.
- Khung và bộ điều khiển: mua lẻ hay gói dựng sẵn BU1/BU2/BU3.
- Báo cáo hiệu chuẩn: có cần báo cáo ISO 17025 hay không.
Câu hỏi thường gặp về Keysight M8195A
M8195A có đạt 65 GSa/s trên cả bốn kênh không?
Có, khi dùng bộ nhớ trong (256 kSa mỗi kênh). Ở chế độ bộ nhớ mở rộng bốn kênh, tốc độ đọc là 16,25 GSa/s với nội suy 4 lần.
Có cần khung máy riêng không?
Có. M8195A là mô-đun AXIe một khe, cần khung AXIe và bộ điều khiển nhúng hoặc PC ngoài.
Techmaster hỗ trợ gì?
Techmaster là đại lý ủy quyền Keysight tại Việt Nam, có phòng hiệu chuẩn ISO/IEC 17025, tư vấn cấu hình và lắp đặt hệ AXIe.
