BÀI BLOG #2

Hướng Dẫn Đo S11 – S21 Bằng VNA Cho Kỹ Sư Mới Bắt Đầu (Chi Tiết, Dễ Hiểu, Chuẩn 20 GHz)

1. Giới thiệu: Vì sao kỹ sư RF phải biết đo S11 – S21?

Trong thế giới RF – viễn thông – điện tử cao tần, S11 và S21 là hai tham số quan trọng nhất để đánh giá chất lượng của:

• Cáp RF (SMA, N-type, 2.92mm, MHF…)

• Antenna

• Filter / Duplexer

• RF module (WiFi, BLE, Sub-GHz, 5G…)

• Mạch PCB RF

• Bộ khuếch đại (LNA, PA)

• Booster, coupler, splitter

Nếu bạn làm bất kỳ công việc nào liên quan đến đo test, kiểm tra sản phẩm, tuning antenna, thiết kế PCB RF, hoặc QA/QC, thì đọc hiểu S11 – S21 là kỹ năng bắt buộc.

2. S-parameters là gì? (Giải thích chuẩn kỹ thuật + dễ hiểu)

✔ Giải thích dễ hiểu:

S-parameters là cách mô tả tín hiệu đi vào và đi ra của một thiết bị RF khi hoạt động ở tần số cao.
Bạn có thể hiểu đơn giản:

• S11 = tín hiệu bật ngược lại

• S21 = tín hiệu đi xuyên qua

✔ Giải thích kỹ thuật:

$$S_{11} = \frac{V^-_1}{V^+_1}$$ $$S_{21} = \frac{V^-_2}{V^+_1}$$

Trong đó:

• $V^+_1$: tín hiệu đi vào cổng 1

• $V^-_1$: tín hiệu phản xạ lại từ cổng 1

• $V^-_2$: tín hiệu đi ra cổng 2

→ Đây là lý do VNA (Vector Network Analyzer) được tạo ra:
để đo chuỗi S-parameters của thiết bị.

???? Hình minh họa S11 – S21

(Bạn muốn, tôi có thể tạo hình bằng AI như bài #1)

3. Hiểu về S11 — mức độ phản xạ (Reflection)

S11 cho biết bao nhiêu tín hiệu bị phản xạ lại khi ta đưa tín hiệu vào DUT.

✔ S11 tốt → DUT hấp thụ/cho qua tín hiệu tốt

✔ S11 xấu → tín hiệu bị bật ngược lại

S11 thường được biểu diễn bằng:

• dB

• VSWR

• Return Loss (đã giải thích ở bài #1)

✔ Ngưỡng đánh giá S11

4. Hiểu về S21 — độ truyền qua (Transmission)

S21 cho biết mức độ tín hiệu truyền qua DUT từ Port 1 → Port 2.

Ví dụ:

• Test cable: S21 ≈ –1 dB (cáp ngắn)

• Test filter:

  • Dải thông (Passband): S21 cao (–1 → –3 dB)

  • Dải chặn (Stopband): S21 rất thấp (–30 → –60 dB)

✔ Ngưỡng đánh giá S21 theo ứng dụng:

5. Chuẩn bị thiết bị để đo S11 – S21

Bạn cần:

1. VNA (1-port hoặc 2-port)

   • Keysight E5061B

   • R&S ZVL / ZNB

   • Siglent SVA1032X

   • CopperMountain

   • ThinkRF

2. Cal-kit chuẩn

   • Open

   • Short

   • Load

   • Thru

3. Cáp test chất lượng cao (không dùng cable rẻ)

4. Adapter phù hợp

   • SMA

   • 2.92mm

   • N-type

5. DUT

   • Cáp, filter, antenna…

6. Hướng dẫn đo S11 (1-port) – từng bước chi tiết

STEP 1 – Cài đặt VNA

• Chọn chế độ đo: S11

• Chọn sweep:

  • 1 GHz → 6 GHz (cable)

  • 1 GHz → 20 GHz (cao tần)

• Chọn scale: –40 → 0 dB

STEP 2 – Calibration

Đây là phần tối quan trọng.

Thực hiện lần lượt:

• Open

• Short

• Load

???? Cal ngay tại đầu kết nối DUT để có độ chính xác cao nhất.

STEP 3 – Gắn DUT vào (1 port)

Ví dụ:

• Test cáp

• Test antenna

• Test PCB RF input

Quan sát đồ thị.

STEP 4 – Đọc kết quả

Ví dụ S11:

???? Kết luận: cáp chất lượng tốt ở dải thấp, suy giảm ở dải cao.

7. Hướng dẫn đo S21 (2-port) – từng bước chi tiết

STEP 1 – Kết nối VNA

• Port 1 → DUT → Port 2

STEP 2 – Calibration

Dùng cal-kit Open – Short – Load – Through
(Through là bước quan trọng nhất cho S21!)

STEP 3 – Thực hiện đo

Sau khi cal:

• Gắn DUT

• Chạy sweep

• Quan sát đường S21 (dB)

STEP 4 – Đọc biểu đồ

Nếu DUT là filter:

Ví dụ:

• Passband: 2.4 → 2.5 GHz

• S21 = –1.2 dB → tốt

• Stopband: 3–4 GHz

• S21 = –50 dB → rất tốt

Nếu DUT là cable 1m 6GHz:

• S21 ≈ –1.5 dB → tốt

• S21 ≈ –3 dB → chất lượng trung bình

8. Những lỗi phổ biến khiến S11 – S21 bị sai

❌ 1. Không calibration đúng cách

Sai 80% kết quả.

❌ 2. Adapter quá nhiều

Một chuỗi adapter:
SMA → N → SMA → 2.92mm
→ tạo mismatch → S11 xấu.

❌ 3. Cáp test rẻ

RL kém → đo cái gì cũng xấu theo.

❌ 4. Connector bẩn, sứt ren

→ noise tăng + RL xấu

❌ 5. Sweep quá nhanh

→ nhiễu → sai số tăng

9. Kinh nghiệm thực tế khi đo S11 – S21 (từ kỹ sư đo lường lâu năm)

✔ Luôn torque SMA đúng chuẩn 0.8 Nm

Tránh hỏng ren, avoid mismatch.

✔ Cal lại mỗi 2–4 tiếng

Do nhiệt độ ảnh hưởng cable test.

✔ Không bẻ cong cable test quá Rmin

→ S21 sẽ giảm mạnh ở dải cao.

✔ Dùng marker (M1, M2) để đọc chính xác

Ví dụ M1 = 2.4 GHz, M2 = 5.8 GHz.

✔ So sánh DUT với một reference cable

→ Dễ phát hiện DUT lỗi.

10. Ví dụ thực tế: So sánh 2 loại cable 20 GHz

Cable A – cao cấp

• S11: –22 dB @ 10GHz

• S11: –15 dB @ 20GHz

• S21: –1.2 dB @ 10GHz

• S21: –2.8 dB @ 20GHz

Cable B – giá rẻ

• S11: –12 dB @ 10GHz

• S11: –6 dB @ 20GHz

• S21: –3 dB @ 10GHz

• S21: –8 dB @ 20GHz

Chỉ cần nhìn S11/S21 là phân biệt được ngay chất lượng.

11. FAQ – Những câu hỏi mà kỹ sư mới hay thắc mắc

❓ S11 bao nhiêu thì tốt?

→ –20 dB trở xuống.

❓ S21 bao nhiêu thì đạt?

→ Tùy thiết bị, nhưng càng gần 0 dB càng tốt.

❓ Khi nào cần dùng 2-port calibration (TOSM)?

→ Khi test filter, cable, amplifier.

❓ Có thể đo S11 bằng máy khác ngoài VNA không?

→ Không chính xác bằng VNA.

12. Kết luận – S11 và S21 là hai tham số cốt lõi trong RF

• S11 = độ phản xạ → cần thấp

• S21 = độ truyền qua → cần cao

• Đo chuẩn phụ thuộc: cal → cable → adapter → VNA

• Kỹ sư nào nắm vững S11 – S21 sẽ làm chủ việc đo test RF ở mọi thiết bị

???? Nếu bạn cần VNA, RF cable test, cal-kit, hoặc hướng dẫn đào tạo đo lường cho team kỹ thuật, hãy liên hệ HMA Việt Nam qua Zalo/Hotline để được tư vấn và báo giá nhanh.