Máy phân tích tín hiệu

Tại sao máy phân tích tín hiệu quan trọng trong đo lường và R&D

Máy phân tích tín hiệu giữ vai trò trung tâm trong đo lường và nghiên cứu phát triển (R&D). Thiết bị giúp kỹ sư hiểu rõ đặc tính tín hiệu, phát hiện nhiễu, méo dạng hay sai lệch trong hệ thống. Nhờ đó, quá trình thiết kế, kiểm thử và tối ưu sản phẩm điện tử trở nên chính xác và hiệu quả hơn rất nhiều.

Máy phân tích tín hiệu thường cho kết quả sai lệch trong trường hợp nào?

Sai số trong đo lường là điều khó tránh nhưng thường xuất phát từ những tình huống có thể kiểm soát. Khi chỉ dùng chế độ quét phổ biên độ, máy sẽ dễ bỏ sót hoặc cho kết quả không chính xác với các tín hiệu điều chế phức tạp. Thêm vào đó, nếu chọn dải tần chưa phù hợp, nhiễu pha cao hay thiếu dải động cũng khiến kết quả đo bị sai lệch. Đây là lý do nhiều kỹ sư ưu tiên sử dụng các máy có khả năng phân tích vector, chẳng hạn như Keysight N9021B MXA hoặc N9010B EXA để giúp giảm sai số khi đo các chỉ số như EVM hay BER trong tín hiệu số.

Làm thế nào để chọn đúng dải tần cho ứng dụng của bạn?

Nguyên tắc bất di bất dịch thường được áp dụng là dải tần của máy nên cao hơn ít nhất 20% so với tần số tín hiệu cần đo. Điều này đảm bảo thiết bị có thể xử lý được cả những tín hiệu biên ngoài mong đợi. Ví dụ, với Wi-Fi 6, một máy phân tích tần số đến 8 GHz là cần thiết, còn khi làm việc với 5G FR2, kỹ sư sẽ phải cần đến những máy đạt ngưỡng 40 đến 50 GHz. Trong phân khúc phổ thông hiện nay thì máy phân tích phổ SIGLENT SSA3021X hoàn toàn đáp ứng được nhu cầu từ 2.1 đến 7.5 GHz, phù hợp cho các ứng dụng cơ bản. Nếu nhu cầu nằm ở mức cao hơn, các dòng Rohde & Schwarz FSWP có khả năng phân tích tín hiệu đến 50 GHz, đồng thời tích hợp chức năng kiểm tra nhiễu pha và VCO. Đa số phù hợp cho những dự án R&D cần mở rộng phạm vi tần số rộng.

Dải động quan trọng thế nào khi đo tín hiệu yếu?

Khi làm việc với tín hiệu yếu, chẳng hạn như trong vệ tinh, radar hoặc trong môi trường nhiều nhiễu, dải động của máy phân tích trở thành yếu tố quyết định. Các thông số như mức nhiễu hiển thị trung bình, điểm giao bậc ba hay nhiễu pha chính là những yếu tố ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng phân biệt tín hiệu. Một máy có dải động lớn sẽ giúp tách bạch tín hiệu thực khỏi nền nhiễu, cho phép người dùng quan sát rõ ràng ngay cả khi biên độ tín hiệu cực thấp.

Sai lầm phổ biến khi chọn máy phân tích tín hiệu

Một trong những sai lầm thường gặp là chỉ chú trọng đến giá thành mà bỏ qua các thông số quan trọng như dải động hoặc nhiễu pha. Có những trường hợp khác, người dùng lại đầu tư vào một thiết bị quá cao cấp so với nhu cầu thực tế, dẫn đến lãng phí ngân sách. Ngoài ra, việc bỏ qua khả năng nâng cấp bằng phần mềm cũng là thiếu sót lớn, bởi nhiều tính năng nâng cao như phân tích modulation hay hỗ trợ chuẩn 5G có thể bổ sung sau.

Checklist chọn máy phân tích tín hiệu đúng nhu cầu

- Phạm vi tần số: Đảm bảo bao phủ dải tần mà bạn cần kiểm tra.

- Độ phân giải băng thông (RBW): Càng nhỏ thì khả năng phân tích tín hiệu yếu hoặc sát nhau càng tốt.

- Dải động (Dynamic Range): Phù hợp để đo cả tín hiệu mạnh và yếu mà không bị méo.

- Tốc độ quét: Quan trọng khi cần theo dõi tín hiệu thay đổi nhanh.

- Khả năng xử lý tín hiệu: Bao gồm phân tích miền thời gian, miền tần số, hoặc IQ.

- Tính năng mở rộng: Hỗ trợ nâng cấp phần mềm, thêm module khi nhu cầu tăng.

- Giao diện & kết nối: USB, LAN, GPIB, hay hỗ trợ phần mềm phân tích đi kèm.

Hiện nay EMIN cung cấp các máy phân tích tín hiệu của Rohde & Schwarz, Keysight, Siglent và UNI-T, bao phủ dải tần từ vài MHz đến hàng chục GHz. Tùy mục đích sử dụng, kỹ sư có thể chọn thiết bị chuyên xử lý tín hiệu phức tạp trong 5G, radar hay những model gọn nhẹ phục vụ kiểm tra, bảo trì thường ngày. Khi có trong tay công cụ phù hợp, việc đo lường và R&D sẽ trở nên rõ ràng, tiết kiệm thời gian và giảm thiểu rủi ro ngay từ giai đoạn thử nghiệm.