การแมทช์คืออะไร ?

POST: 01 ม.ค. 2513

สวัสดีค่ะเพื่อนๆ สมาชิก E20AE เพื่อนสมาชิกนักวิทยุสมัครเล่น และผู้สนใจทุกท่าน วันนี้
E23FJY ได้นำบทความดีๆ จากพี่ HS0DJU มาให้ใด้อ่าน กันค่ะ เป็นการอธิบาย เกี่ยวกับการ แมทช์ (match) ได้อย่างชัดเจน มาก ๆ เลย ค่ะ 

   ถ้าพูดถึงคำว่าแมทช์ (match) โดยทั่วไปจะหมายถึงการทำให้ของสองอย่าง (ขึ้นไป) เข้ากันได้
และ สำหรับเรื่องเกี่ยวกับงานการสื่อสารด้วยวิทยุแล้วก็มักจะหมายถึงการทำให้ระบบสองระบบต่อเชื่อมเข้ากันได้อย่างดีโดยไม่มีปัญหา 

ในวงการวิทยุ / วิทยุสมัครเล่นโดยทั่วไป คำว่าแมทช์จะหมายถึง "การต่อเชื่อมระหว่างอุปกรณ์สองชนิดเข้าด้วยกันโดยเกิดการส่งผ่านกำลังได้มากที่สุดและมีการสะท้อนกลับน้อยที่สุด" ซึ่งเป็นความหมายที่ครอบคลุมกว่าการที่เราจะพูดเฉพาะ การต่อระหว่างสายอากาศกับสายนำสัญญาณเท่านั้น เราค่อยๆ มาดูคำอธิบายกันดังนี้

1) การต่อเชื่อมระหว่างอุปกรณ์สองชนิดเข้าด้วยกัน

อาจจะเป็นการต่อเชื่อมระหว่างสายอากาศเข้ากับสายนำสัญญาณ
อาจจะเป็นการต่อเชื่อมระหว่างสายนำสัญญาณสองเส้นเข้าด้วยกัน
อาจจะเป็นการต่อเชื่อมระหว่างเครื่องมือสื่อสาร (เครื่องส่ง/รับ วิทยุ) เข้ากับสายนำสัญญาณ

ดังนั้นการคำนึงเรื่องการแมทช์จึงครอบคลุมทุกเรื่อง ตามตัวอย่างด้านบนนั้นยังไม่ได้รวมถึงการต่อเชื่อมระหว่างวงจรต่างๆ ภายในเครื่องส่ง/รับวิทยุซึ่งแน่นอนว่าจะต้องคำนึงถึงการเข้ากันได้นี้ด้วย (ดูรูปที่ 1)


2) โดยเกิดการส่งผ่านกำลังได้มากที่สุดและมีการสะท้อนกลับน้อยที่สุด

คำถามต่อไปคือทำไมต้องทำการแมทช์ คำตอบง่ายที่สุดคือเพื่อให้เกิดการส่งผ่านกำลังไปได้ดีที่สุด มากที่สุด
โดยสะท้อนกลับน้อยที่สุดนั่นเอง ถ้านึกภาพไม่ออกลองนึกถึงท่อน้ำสองท่อ
ท่อแรกมีขนาด 1/2 นิ้ว และท่อที่สองมีขนาด 3/4 นิ้ว แล้วจับเอามาชนกัน จากนั้นปล่อยน้ำจากท่อแรกไปยังท่อที่สอง
น้ำก็จะวิ่งไปข้างหน้าบ้าง กระเด็นกระฉอกออกมาบ้าง นั่นคือการไม่แมทช์กัน
แต่หากเราเอา "ข้อต่อลดขนาดท่อ" จาก 1/2 ไป 3/4 นิ้ว มาต่อเข้าระหว่างท่อทั้งสอง น้ำก็จะไหลได้ดีขึ้น
ไม่มีการกระเด็นกลับมา (ดูรูปที่ 2)


แม้ตัวอย่างนี้อาจจะไม่ตรงกับสิ่งที่เกิดขึ้นจริงๆ ทั้งหมดในสายนำสัญญาณ ขั้วสายอากาศ และวงจรวิทยุสื่อสาร
แต่ก็เรียกได้ว่าใกล้เคียงมาก

ดูแล้วน่าจะค่อนข้างสับสนใจการต่อเชื่อมของหลายอย่างเข้าด้วยกันแบบนี้ แต่หลักการในทางไฟฟ้านั้นสามารถอธิบายได้ง่ายมากคือ
"เมื่อใดก็ตามที่เราต่อเชื่อมของสองอย่างที่มีอิมพิแดนซ์ต่างกันเข้าด้วยกัน จะเกิดการไม่แมทช์ เกิดการสะท้อนกลับของคลื่น ที่จุดเชื่อมต่อนั้น
จึงไม่สามารถส่งผ่านกำลังได้เต็มที่" ตัวอย่างเช่น

- ถ้าเราต่อระบบสายอากาศ  75  โอห์ม เข้า กับสายนำสัญญาณแบบ  75  โอห์ม จะเกิดการแมทช์
- ถ้าเราต่อระบบสายอากาศ  50  โอห์ม เข้า กับสายนำสัญญาณแบบ  50  โอห์ม จะเกิดการแมทช์
- ถ้าเราต่อระบบสายอากาศ  75  โอห์ม เข้ากับสายนำสัญญาณแบบ  50   โอห์ม จะไม่แมทช์
- ถ้าเราต่อระบบสายอากาศ  50  โอห์ม เข้ากับสายนำสัญญาณแบบ  75   โอห์ม จะไม่แมทช์

ยิ่งอิมพิแดนซ์ต่างกันมาก ยิ่งไม่แมทช์มาก เกิดการสะท้อนกลับของคลื่นมาก และคลื่นที่วิ่งไปด้านหน้าในทิศทางที่เราต้องการน้อยลงมาก

ในทางทฤษฎีไฟฟ้าและในทางปฏิบัติ เราสามารถตั้งมาตรฐานของอิมพิแดนซ์ร่วมกัน เพื่อให้ผู้ออกแบบระบบต่างๆ ใช้เป็นมาตรฐาน
จะได้เอาของต่างยี่ห้อ ต่างผู้ผลิต มาต่อกันได้ ในระบบสื่อสารเราจะใช้อิมพิแดนซ์ (ความต้านทานไฟฟ้าเชิงความถี่) ขนาด 50 โอห์ม และ 75 โอห์ม
เป็นมาตรฐาน  
สำหรับวงการวิทยุสมัครเล่นเราใช้ระบบ 50 โอห์ม นั่นคือทำให้

(ก) อิมพิแดนซ์ประจำตัว (characteristic impedance) ของสายนำสัญญาณเป็น 50 โอห์ม
(ข) พยายามออกแบบความต้านทานขาออกและขาเข้าของวงจรความถี่สูงทั้งหลาย (ขาเข้าของวงจรเครื่องรับ และ ขาออกของวงจรเครื่องส่ง) ให้เป็น 50 โอห์ม
(ค) พยายามออกแบบสายอากาศให้แพร่กระจายคลื่นในรูปแบบที่ต้องการ มีประสิทธิภาพเชิงความถี่และเชิงไฟฟ้าที่ต้องการ
แล้วทำการแปลงอิมพิแดนซ์จนได้ความต้านทานที่ขั้วป้อน/ขั้วขาเข้า ของสายอากาศให้มีอิมพิแดนซ์ 50 โอห์ม

การพยายามทำให้ของทุกอย่างเป็น 50 โอห์มก่อนที่จะทำการต่อเชื่อมเข้าด้วยกันจะได้การส่งผ่านกำลังสูงที่สุด
และมีการสะท้อนกลับต่ำที่สุดตามต้องการ การใส่วงจรแมทชิ่งเข้าไปเพื่อแปลงอิมพิแดนซ์ของสายอากาศจาก 90 โอห์มให้เป็น 50 โอห์ม
ก่อนการเชื่อมต่อเข้ากับสายนำสัญญาณก็เป็นวิธีหนึ่งในความพยายามนี้ (ดูรูปที่ 3)


ขอให้สังเกตว่าเราไม่สามารถใช้มัลติมิเตอร์ (ซึ่งทำงานกับไฟฟ้ากระแสตรง) ในการวัด "อิมพิแดนซ์" (impedance) ใดๆ ได้
เพราะโอห์มมิเตอร์นั้นวัดความต้านทานไฟฟ้ากระแสตรงที่เรียกว่า resistance (ดูรูปที่ 4)



สิ่งที่วัดได้จะไม่ใช่สิ่งที่เกิดขึ้นที่ความถี่สูง ในความถี่สูง ลวดเส้นสั้นๆ ไม่ว่าจะตรงหรือขดไปมา หรือ ตัวนำไฟฟ้าสองชิ้นที่อยู่ใกล้กัน
จะมีความเหนี่ยวนำและความจุทางไฟฟ้าเกิดขึ้นและประพฤติตัวต่างออกไปจากเมื่อมีไฟฟ้ากระแสตรงไหลผ่าน
และยิ่งไฟฟ้ากระแสสลับนั้นมีความถี่สูงขึ้น เช่น 5Mhz 10Mhz 145Mhz 245MHz หรือใดๆ ก็ตาม ความเหนี่ยวนำและความจุทางไฟฟ้า
(ซึ่งมีหน่วยเป็น เฮนรี่, H และ ฟารัด, F ตามลำดับ) ที่มีอยู่นั้นยิ่งมีผลมากขึ้นต่ออิมพิแดนซ์หรือความต้านทานไฟฟ้าเชิงความถี่ (ดูรูปที่ 5)

ดังนั้นถ้าจะพูดว่าอะไรมีอิมพิแดนซ์เท่าไร ก็ควรจะระบุความถี่กำกับไว้ด้วย นี่ไม่รวมถึงการที่อิมพิแดนซ์อาจจะไม่เป็นตัวเลขจำนวนเต็มเท่านั้น
(อิมพิแดนซ์ที่เป็นเลขจำนวนเต็มจะเกิดขึ้นเมื่อเกิดการ Resonance หรือกำทอนที่ทำให้ผลของความเหนี่ยวนำและความเก็บประจุไฟฟ้าหักล้างกันพอดี)
แต่มีลักษณะของตัวเลขจำนวนเชิงซ้อนซึ่งแสดงถึงความเหนี่ยวนำ (inductance) หรือ ความจุไฟฟ้า (capacitance) ที่เสมือนว่ามีอยู่อีกด้วย ไว้วันหน้าเรามาคุยเรื่องนี้ต่อกันครับ

เป็นอย่างไรกันบ้างคะสำหรับการ แมทช์  หรือ (match)  พอจะเข้าใจและมองเห็นภาพกันมากขึ้นไหมคะ 
แล้วเรามาพบกับ บทความดีๆ จาก พี่ HS0DJU กันต่อ ในบทความถัดๆ ไปนะคะ
E23fjy.

สถิติการเข้าชม
Today
25
Yesterday
58
This Month
548
Last Month
1,412
This Year
13,941
Last Year
12,999
Start : 01/01/2014
Login with Facebook