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)
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)
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 ไว้วันหน้าเรามาคุยเรื่องนี้ต่อกันในเรื่อง มารู้จักอิมพิแดนซ์กันเถอะ ครับ
