rong các hệ thống RF, tín hiệu luôn bị suy hao khi truyền qua các linh kiện như ** dây cáp, đầu nối (connector), bộ lọc (filter), PCB trace, coupler, switch, duplexer**. Một chỉ số cực kỳ quan trọng để đánh giá mức suy hao này chính là:

???? Insertion Loss (IL) – Suy hao chèn.

Nếu Blog 3 đã giải thích S21, thì Blog 5 sẽ đi sâu vào “ứng dụng thực tế của S21”, chính là IL. Đây là một trong những tham số quan trọng nhất mà kỹ sư RF phải theo dõi để tối ưu hiệu suất truyền dẫn.

???? 1. Insertion Loss (IL) là gì?

Insertion Loss (IL) là lượng công suất bị mất khi tín hiệu truyền qua một linh kiện hoặc thiết bị RF.

Định nghĩa đơn giản:

???? IL = mức tín hiệu bị suy giảm khi đi xuyên qua thiết bị.
IL càng thấp → thiết bị càng tốt.

IL thường được biểu diễn bằng đơn vị dB, và được tính bằng:

Nếu VNA đo được S21 = -2 dB → IL = 2 dB.

???? 2. Vì sao Insertion Loss quan trọng?

✔ 2.1. Ảnh hưởng trực tiếp đến cường độ tín hiệu

Mỗi linh kiện đều làm tín hiệu suy hao. Suy hao càng nhiều → hiệu suất kém.

Ví dụ trong một hệ thống 5G:

• Antenna → IL 1 dB

• Cable 40 cm → IL 1.5 dB

• Duplexer → IL 2.5 dB

Tổng suy hao có thể lên tới 5–6 dB → tín hiệu giảm một nửa hoặc hơn.

✔ 2.2. IL ảnh hưởng đến sensitivity và range

• IL cao → Rx sensitivity giảm → thiết bị bắt sóng yếu

• IL cao → Tx output giảm → khoảng cách phủ sóng ngắn lại

Điều này ảnh hưởng rất lớn tới:

• Điện thoại

• Router WiFi

• Module IoT

• Antenna công nghiệp

✔ 2.3. IL tăng theo tần số – đặc biệt nguy hiểm với băng tần cao

Ở tần số cao (8–20 GHz, 28 GHz, 39 GHz):

• Suy hao vật liệu tăng

• Cáp RF suy hao nặng

• Mỗi connector làm giảm nhiều dB

• PCB FR4 gần như không dùng được – phải dùng Rogers/Teflon

✔ 2.4. IL ảnh hưởng đến tiêu thụ năng lượng

Tx phải tăng công suất để bù cho IL → tiêu hao pin cao hơn.
Đặc biệt quan trọng với:

• Smartphone

• Thiết bị IoT dùng pin

• Thiết bị wearable

???? 3. IL liên quan thế nào đến S21?

Insertion Loss là cách diễn giải “dễ hiểu” của đo S21.

• S21 = -1 dB → IL = 1 dB → rất tốt

• S21 = -3 dB → IL = 3 dB → tín hiệu mất 50%

• S21 = -6 dB → IL = 6 dB → truyền rất kém

Kết luận:

???? IL thấp = S21 gần 0 dB = linh kiện truyền dẫn tốt

???? 4. Ứng dụng của Insertion Loss trong RF

4.1. Đánh giá chất lượng cáp RF

Cáp RF là thiết bị bị suy hao nhiều nhất.

Cáp 30 cm SMA tại 6 GHz có thể:

• IL = 1.2 – 1.8 dB đối với cáp cao cấp

• IL = 2.5 – 4 dB đối với cáp giá rẻ

Cáp bị gãy → IL tăng đột ngột → fail ngay lập tức.

4.2. Kiểm tra filter (bandpass, lowpass, duplexer, diplexer)

Filter có IL đặc trưng trong vùng passband:

• IL < 2 dB → rất tốt

• IL 2–3 dB → trung bình

• IL > 4 dB → chất lượng kém hoặc thiết kế sai

Stopband thì IL càng lớn càng tốt (S21 càng thấp).

4.3. PCB RF và đường truyền 50Ω

Trên PCB FR4:

• 2.4 GHz: IL thấp

• 5 GHz: IL tăng nhiều

• 10 GHz+: IL rất lớn, phải dùng Rogers

Đối với trace dài, IL là chỉ số để đánh giá hiệu suất.

4.4. Switch, coupler, splitter RF

Các thiết bị phân chia/điều hướng tín hiệu sẽ luôn có IL cố hữu (insertion loss by design).

• Coupler 3 dB: IL ≈ 3 dB

• Splitter 2-way: IL ≈ 3.5 dB

• RF switch: IL ≈ 0.5–1 dB

4.5. Antenna matching

Antenna có IL cao → hiệu suất bức xạ thấp → gain giảm → khoảng cách truyền giảm.

Antenna tốt:

• IL thấp tại tần số định hướng

• S11 < -10 dB

• VSWR < 2

⚙ 5. Cách đo Insertion Loss bằng VNA

Đo IL là một trong những phép đo đơn giản nhất của VNA.

Bước 1 – Cal 2-port (Open–Short–Load–Thru)

Đây là bước cực kỳ quan trọng để loại trừ sai số của cáp và connector.

Bước 2 – Kết nối DUT

• Port 1 → Input

• Port 2 → Output

Bước 3 – Quét tần số (sweep)

Ví dụ quét 1–20 GHz:

• Start: 1 GHz

• Stop: 20 GHz

• IF BW: 1 kHz

• Points: 1601

Bước 4 – Đọc S21

Thiết lập biểu đồ:

• Format: LogMag

• Trace: S21

Bước 5 – Tính IL = –S21

Hoặc đọc trực tiếp nếu VNA cho phép.

???? 6. IL bao nhiêu là tốt?

Tùy loại thiết bị:

???? 7. Các nguyên nhân làm IL tăng (xấu đi)

• Connector gỉ hoặc gắn lệch

• PCB trace sai trở kháng (không chuẩn 50Ω)

• Dùng vật liệu FR4 ở tần số quá cao

• Cáp RF gãy hoặc lão hóa

• Filter thiết kế chưa tối ưu

• Routing bị quá dài hoặc zigzag

• Dùng quá nhiều jumper hoặc VIA

• Lỗi soldering tại connector SMT

→ Đây là lý do tại sao kiểm tra IL luôn là bước bắt buộc trong quy trình R&D và sản xuất.

???? 8. HMAVN – Giải pháp đo IL & S21 chuyên nghiệp

HMAVN cung cấp:

• Máy phân tích mạng VNA Keysight, R&S, Anritsu

• Bộ calibration chính hãng

• Cáp RF low-loss

• Bộ jig đo filter/cáp theo yêu cầu

• Dịch vụ đo kiểm IL – S21 – S11 – VSWR

• Tư vấn thiết kế đường truyền 50Ω cho khách hàng

Chúng tôi hỗ trợ từ khâu thiết kế → đo kiểm → hoàn thiện sản phẩm.

???? 9. Kết luận

Insertion Loss (IL) là một trong những chỉ số quan trọng nhất trong hệ thống RF. Nó phản ánh mức suy hao khi tín hiệu đi qua linh kiện, ảnh hưởng lớn tới hiệu suất, độ nhạy thu, công suất phát và phạm vi truyền của thiết bị.

Hiểu đúng và kiểm soát IL giúp kỹ sư tối ưu thiết kế, tăng chất lượng sản phẩm và đảm bảo khả năng hoạt động ổn định trong các ứng dụng từ IoT đến 5G – WiFi 6.

HMAVN tự hào đồng hành cùng doanh nghiệp với giải pháp đo lường IL – S21 – VSWR chuyên nghiệp và chính xác.