วันศุกร์ที่ 25 มีนาคม พ.ศ. 2565

การจูนสายอากาศ เรื่องจริงหรือหลอกลวง

 

Understanding Antenna Tuning and Its Effects

โดย จิตรยุทธ จุณณะภาต / Jitrayut Chunnabhata (HS0DJU)
Electrical Engineer, Amateur Radio Operator
Independent Researcher in RF and Applied Electromagnetics
หมายเหตุ: บทความนี้สงวนลิขสิทธิ์โดยผู้เขียน (โปรดดูรายละเอียดด้านล่างสุด)



ในสารพัดอุปกรณ์เครื่องมือที่นักวิทยุสมัครเล่นมีใช้ทั่วไปคงประกอบไปด้วย ตัวเครื่องวิทยุสื่อสาร สายนำสัญญาณ สายอากาศ แหล่งจ่ายไฟ เครื่องวัด VSWR   และสำหรับนักวิทยุที่ก้าวหน้าขึ้นไปกว่านั้นก็อาจจะมีเครื่องปรับจูนสายอากาศ (Antenna Tuner) ไว้ใช้งานเพิ่มเข้ามา โดยเฉพาะอย่างยิ่งนักวิทยุสมัครเล่นขั้นกลางซึ่งคงจะมีเครื่องที่ว่านี้กันอยู่หลายท่าน (ความจริง เรื่องจูนสายอากาศนี้มีทุกย่านความถี่นะครับ ไม่จำกัดเฉพาะ HF) ด้วยความจำเป็นเพราะต้องใช้หลายย่านความถี่กับสายกาศไม่กี่ต้น  หลายครั้งการใช้เครื่องปรับจูนสายอากาศมักจะมาพร้อมกับคำถามว่า การจูนสายอากาศนั้นเป็นเรื่องจริงหรือแค่หลอกลวงกันแน่ หลอกลวงที่ว่าก็คือหลอกลวงเครื่องวิทยุสื่อสารของเราทำงานดีมีความสุข (เช่น จ่ายกำลังได้มาก และไม่เสียหาย) เพียงเท่านั้นโดยไม่มีผลดีอื่น  จะว่าไปก็นับว่ามีประเด็นที่ทำให้น่าสงสัยอยู่เหมือนกัน 

นิยามคำศัพท์กันก่อน

ปกติแล้วคำว่า "หลอกลวง" หมายถึง ไม่เป็นความจริง ทำให้เข้าใจผิด  คือบอกอย่างหนึ่งแล้วแต่ไม่ได้ทำตามนั้น หรือทำให้ดูเหมือนว่าทำได้แต่จริงๆ แล้วได้  ดังนั้นถ้าจะบอกว่าการจูนสายอากาศด้วยเครื่องต่างๆ หลอกลวง ก็คงหมายถึงประมาณว่า หลังจากจูนแล้วทำให้แค่เครื่องส่งวิทยุไม่เสียหายเฉยๆ และ/หรือ ส่งกำลังออกจากเครื่องได้ดี (และอาจจะไม่ไปถึงสายอากาศก็ได้) นอกนั้นทุกอย่างเหมือนเดิม เดี๋ยวเราค่อยมาดูกันว่าอะไรจริงและอะไรไม่จริงกัน


ดูพื้นฐานกันสักนิด

ก่อนจะไปถึงเรื่องอื่น เรามาดูว่าสภาพการการออกแบบเครื่องวิทยุให้ทำงานและสิ่งที่เกิดขึ้นเมื่อเราต่อเครื่องวิทยุเข้ากับสายนำสัญญาณ และนำปลายสายนำสัญญาณต่อเข้ากับสายอากาศ เสียก่อน แล้วค่อยว่าเรื่องการจูนสายอากาศต่อทีหลัง


1. การออกแบบภาคขาออกของเครื่องส่งวิทยุ

เครื่องส่งวิทยุถูกออกแบบให้ส่งกำลังได้ดีเมื่อต่อเข้ากับโหลดแบบความต้านทาน (R: resistance) ที่มีค่า 50  จะทำให้วงจรขยายทำงานเต็มที่ ส่งถ่ายพลังงานสูงสุด (คือไม่มีรีแอคแตนซ์ซึ่งคือส่วนที่เป็นความต้านทานเชิงซ้อนอันเกิดจากความเหนี่ยวนำและ/หรือความจุไฟฟ้า หรือก็คือ reactance = j0 Ω)  



รูปที่ 1 เมื่ออิมพิแดนซ์ของโหลด (Zin) เป็น 50 
เครื่องส่งจะทำงานดีที่สุดและเมื่อมีค่าเท่ากับ Zout 
เป็น 50  ด้วย ซึ่งจะเกิดการส่งถ่ายพลังงานสูงสุด
แต่ถ้า Zout มีส่วนของรีแอคแตนซ์ด้วย การแมทช์ที่
ดีที่สุดจะเกิดขึ้นเมื่อส่วนของรีแอคแตนซ์ของ Zin 
มีค่าตรงกันข้ามกัน เรียกว่า conjugate match


2. เมื่ออิมพิแดนซ์ที่รอยต่อแมทช์กัน จะไม่มีการสะท้อนกลับของกำลังของคลื่น

ถ้ามีจุดต่อเชื่อม (เราเรียกว่า "รอยต่อ") ของสองอย่าง จะมีความเสี่ยงที่จะมีการสะท้อนของพลังงานคลื่นทันที  เชน รอยต่อระหว่างสายนำสัญญาณอิมพิแดนซ์เฉพาะตัว (Z0) กับโหลดหรือสิ่งที่มาต่อเชื่อม (Zin)   ถ้า Zin = Z0 จะไม่มีการสะท้อนของคลื่นที่รอยต่อและสัมประสิทธิการสะท้อนกลับ (Г) เป็นศูนย์และไม่มีคลื่นสะท้อนกลับที่จะไปรวมกับคลื่นที่เคลื่อนที่ไปข้างหน้า ทำให้ไม่เกิดคลื่นนิ่งในสายนำสัญญาณ   แต่ถ้า  Z0  Zin   จะทำให้  Г  0 นั่นคือ |Г| > 0 และเกิดการสะท้อนของคลื่น  คลื่นสะท้อนกลับจะไปรวมกับคลื่นที่เคลื่อนที่ไปข้างหน้าและเกิดคลื่นนิ่งในสายนำสัญญาณ ดูรูปที่ 2  

รูปที่ 2 ที่จุดเชื่อมต่อระหว่างสายนำสัญญาณ 
อิมพิแดนซ์เฉพาะตัว Z0  กับโหลดหรือ
อิมพิแดนซ์ที่ปรากฏที่ปลายสายนำสัญญาณ
ที่มาเชื่อมต่อ (Zin) ย่อมมีความเสี่ยงที่จะเกิด
คลื่นสะท้อนกลับ ขึ้นกับว่า Z0 = Zin หรือไม่
ถ้าไม่เท่ากัน → Г≠0 |Г|>0   SWR>1.0:1


3. การต่อสายนำสัญญาณเข้ากับโหลด 

ถ้าอิมพิแดนซ์ของโหลด (ZL) แมทช์กับอิมพิแดนซ์จำเพาะของสายนำสัญญาณ (Z0) จะไม่มีคลื่นสะท้อนกลับที่จุดต่อเชื่อม (Г = 0) ทำให้ไม่มีคลื่นนิ่งในสายนำสัญญาณ (VSWR เป็น 1.0:1) จึงทำให้ไม่มีการสูญเสียในสายนำสัญญาณ "อันเนื่องมาจากคลื่นนิ่ง" ** อีกด้วย  ดูรูปที่ 3


รูปที่ 3 เมื่อ Z0 = ZL   จะไม่มีการสะท้อนกลับที่จุด
ต่อเชื่อม เมื่อไม่มีคลื่นเดินทางย้อนไปผสมกับคลื่น
ที่เดินทางไปข้างหน้า จึงไม่มีคลื่นนิ่งเกิดขึ้น และ
ไม่มีการสูญเสียกำลังส่วนเพิ่มจาก VSWR สูง
ในสายนำสัญญาณด้วย

** ปกติสายนำสัญญาณในชีวิตจริงที่เราใช้กันไม่ใช่สายนำสัญญาณในอุดมคติ (ซึ่งถือว่าไม่มีการสูญเสียกำลัง)  เมื่อเราต่อระบบที่แมทช์อย่างสมบูรณ์ทุกอย่างซึ่งแม้จะไม่มีคลื่นนิ่ง (Standing Wave) ในสายนำสัญญาณ (VSWR = 1.0:1) แต่มีการสูญเสียตามปกติขึ้นกับชนิดและความยาวของสายนำสัญญาณนั้น แต่ถ้ามีคลื่นนิ่งในสายนำสัญญาณเส้นนั้น (คือ VSWR > 1.0:1) จะทำให้การสูญเสียเพิ่มขึ้นกว่าปกติ เรียกว่าการสูญเสียเพิ่มเนื่องจากคลื่นนิ่งในสายนำสัญญาณ (additional loss from high SWR) ยิ่งคลื่นนิ่งมีขนาดมากการสูญเสียส่วนเพิ่มนี้ก็มากขึ้นไปด้วย ดูรูปที่ 4

รูปที่ 4 ถ้าอิมพิแดนซ์ของโหลด ZL และอิมพิแดนซ์
เฉพาะตัวของสายนำสัญญาณ Z0  มีค่าไม่เท่ากัน จะ
มีการสะท้อนกลับที่รอยต่อ (Г ≠ 0)  คลื่นสะท้อนกลับ
(Reflected wave) จะผสมกับคลื่นที่วิ่งไปข้างหน้า
(Forward wave) รวมกันเป็นคลื่นนิ่งในสายนำสัญญาณ
คลื่นนิ่งนี้จะเพิ่มความสูญเสียในสายนำสัญญาณ
ให้มากกว่าปกติขึ้นไปอีก


วงจรแมทชิ่งในจูนเนอร์ 

ก่อนอื่นต้องเข้าใจคำว่า "จูน" (tune) ในกรณีนี้ก่อน คือเราไม่ได้ไปปรับแต่งตัวสายอากาศ (ไม่ทำให้สั้นลง ยาวขึ้น หรือขยับเข้าออกห่างจากเสาโลหะที่จับสายอากาศ เป็นต้น)  สายอากาศนั้นยังมีอิมพิแดนซ์ที่จุดป้อนค่าเดิม  การจูนที่เรากำลังพูดถึงคือ "การปรับ/แปลง" ทำให้อิมพีแดนซ์ที่จุดป้อนเปลี่ยนไปเป็นค่าอื่นที่เราต้องการเมื่อมองผ่านวงจรจูน   ส่วนมากคือเปลี่ยนไปเป็นค่ามาตรฐานของระบบเช่น 50  

ปกติแล้ววงจรภายในเครื่องจูนเนอร์จะประกอบไปด้วยอุปกรณ์ที่ไม่สูญเสียกำลังงานทางไฟฟ้าไปเป็นรูปอื่น (มักคือความร้อน)  อุปกรณ์ดังกล่าวก็คือตัวเก็บประจุ (C; capacitor), ตัวเหนี่ยวนำ (L; inductor), หม้อแปลง (T; transformer), ส่วนของสายนำสัญญาณ (stub) เป็นต้น โดยไม่มีตัวความต้านทานมาเกี่ยวข้อง  เพราะเมื่อมีกระแสไฟฟ้าไหลผ่านความต้านทานไฟฟ้าที่ไม่ใช่ 0 Ω จะเกิดการสูญเสียพลังงานเป็นความร้อนทันที ซึ่งเราไม่ต้องการ  การจัดขนาดและรูปแบบของอุปกรณ์ทำให้สามารถเปลี่ยนอิมพิแดนซ์จากค่าหนึ่งไปเป็นอิมพีแดนซ์ที่แมตช์กับระบบเช่น 50 Ω โดยไม่มีการสูญเสียพลังงาน 


จูนเนอร์ที่อยู่แต่ละตำแหน่งให้ผลต่างกัน

เมื่อเราเพิ่ม "จูนเนอร์" เข้าในระบบที่ประกอบด้วยเครื่องวิทยุและสายอากาศ เราทำได้หลายวิธี หลายตำแหน่ง และผลที่เกิดขึ้นต่างกัน 


1. แบบต่อตรง

คือต่ออุปกรณ์ทุกอย่างถึงกันโดยตรงโดยไม่มีสายนำสัญญาณมาเกี่ยวข้อง ออกจะดูแปลกสักหน่อยแต่จำเป็นต้องยกตัวอย่างนี้ด้วย    เราเอาเครื่องวิทยุต่อกับจูนเนอร์แล้วต่อกับสายอากาศเลยตรงๆ โดยไม่มีสายนำสัญญาณมาเกี่ยวข้อง   แต่ตัวอย่างในชีวิตจริงก็คือสายอากาศที่มีวงจรแมทช์ (ก็ถือว่าเป็นจูนเนอร์อย่างหนึ่งนะ เพียงแต่มันปรับอะไรไปมาไม่ได้และสร้างไว้สำหรับสายอากาศนั้นๆ ความถี่นั้นๆ โดยเฉพาะ) ในตัว เช่น สายอากาศชัก (telescopic antenna) ที่แมทช์อย่างดี ต่อเข้ากับวิทยุเลยตรงๆ กรณีเช่นนี้ ทุกอย่างจะแมทช์กันหมด สายอากาศเองอาจจะมีอิมพิแดนซ์ 350 - j20  แต่วงจรแมทชิ่งที่โคนของสายอากาศปรับอิมพิแดนซ์นี้ลงมาเป็น 50+j0  แล้วจึงต่อเข้าเครื่องวิทยุไปตรงๆ การจูนแบบนี้ดู เป็นจริง ได้ผลจริง คงไม่มีใครสงสัยในการหลอกลวง  ดูรูปที่ 5 


รูปที่ 5 เมื่อจูนเนอร์ต่อตรงกับสายอากาศและ
ต่อตรงกับวิทยุเลย มันจะแปลงอิมพิแดนซ์ของ
ของสายอากาศ ZA ให้เป็น Zin ที่มีค่าเท่ากับ
50  ซึ่งเท่ากับอิมพิแดนซ์ขาออกของเครื่อง
ส่งวิทยุ (ZS)  จะทำให้เครื่องส่งทำงานได้ตามที่
ออกแบบและเกิดการส่งถ่ายพลังงานสูงสุด


2. เมื่อจูนเนอร์อยู่ด้านสายอากาศ

ที่จริงแล้ว หลายอาจจะเป็นผู้ใช้ในกรณีนี้โดยไม่รู้ตัว เพราะสายอากาศหลายชนิดมีวงจรแมตช์อิมพิแดนซ์อยู่ที่โคนสายอากาศเองเลยก่อนต่อสายนำสัญญาณ (เช่น สายอากาศ 5/8 λ ทั้งหลาย)  หรืออาจจะเป็นจูนเนอร์จริงๆ ที่เรียกว่ารีโมทจูนเนอร์ (remote antenna tuner) ก็ได้ซึ่งจะให้ผลในลักษณะเดียวกันคือจะปรับอิมพีแดนซ์ของจุดป้อนของสายอากาศจากค่าอื่นใดไปเป็นอิมพีแดนซ์มาตรฐานคือ 50+j0   เพื่อให้ต่อเข้าสายนำสัญญาณที่มีความต้านทานเฉพาะตัว Z0 ขนาด 50  ซึ่งจะแมทช์กันและทำให้ไม่มีการสะท้อนกลับที่จุดเชื่อมต่อระหว่างจูนเนอร์และสายนำสัญญาณ  ไม่มีคลื่นนิ่งในสายนำสัญญาณนั้นทั้งเส้น  ที่ปลายสายนำสัญญาณอีกด้านหนึ่งซึ่งจะไปต่อเข้ากับเครื่องวิทยุก็จะเป็น 50 Ω  จึงไม่มีการสะท้อนกลับที่จุดต่อระหว่างปลายสายนำสัญญาณกับเครื่องวิทยุด้วย  การส่งถ่ายกำลังงานจะส่งได้สมบูรณ์ทั้งด้านวิทยุ ด้านจูนเนอร์  กำลังที่ส่งถ่ายออกไปคือ P1 → P2 → P3 ทำได้สมบูรณ์ไม่ตกหล่น (จะมีก็เพียงการสูญเสียในสายนำสัญญาณและในวงจรจูนเองนิดหน่อย แต่ไม่ใช่จากการสะท้อน)  การจูนแบบนี้ก็ต้องถือว่า เป็นจริง ได้ผลจริง ไม่หลอกลวง เช่นกัน  ดูรูปที่ 6 


รูปที่ 6 จูนเนอร์ถูกติดตั้งไว้ที่ด้านสายอากาศ
คือที่โคนสายอากาศเลย มันจะแปลงอิมพิแดนซ์
ZA ของสายอากาศไปเป็น 50 Ω ก่อนต่อกับสาย
นำสัญญาณเพื่อต่อลงมาถึงเครื่องวิทยุ เนื่องจาก
อิมพิแดนซ์ขาออกจากจูนเนอร์ Zin มีค่า 50 
ทำให้มันต่อเข้ากับสายนำสัญญาณที่มีความ
ต้านทานเฉพาะตัว Z0 เป็น 50 Ω ได้โดยไม่มีการ
สะท้อนของคลื่น ทำให้สายนำสัญญาณทั้งเส้น
มี VSWR เป็น 1.0:1 และปลายสายนำสัญญาณ
ด้านวิทยุก็เป็น 50 Ω จึงแมทช์กับตัววิทยุด้วย


3. เมื่อจูนเนอร์อยู่ด้านเครื่องส่งวิทยุ 

แบบนี้เป็นอีกแบบที่เรามักใช้กันบ่อยเพราะง่ายต่อการใช้งาน ไม่ต้องเอาจูนเนอร์แบบรีโมท (ราคาแพง) ไปตากแดดตากฝนไว้โคนสายอากาศ และไม่ต้องมีสายไฟควบคุมการทำงานของจูนเนอร์เพิ่มอีกหนึ่งชุด  การต่อแบบนี้อิมพิแดนซ์ที่จุดเชื่อมต่อระหว่างจุดป้อนของสายอากาศกับสายนำสัญญาณจะไม่แมทช์และมีคลื่นนิ่งอยู่ในสายนำสัญญาณทั้งเส้นที่ลากมาถึงจูนเนอร์   เมื่อมาถึงด้านขาเข้าของจูนเนอร์ (ซึ่งจะถูกสายนำสัญญาณแปลงอิมพิแดนซ์ไปเป็นค่าอื่นแล้ว เช่น ZB) อิมพิแดนซ์ ZB นี้จะถูกจูนไปเป็น  Zin = 50 + j0 Ω  และต่อเข้าเครื่องวิทยุ ภาคส่ง-รับของวิทยุจะทำงานได้เต็มที่ แต่ยังมีคลื่นนิ่งในสายนำสัญญาณที่ต่อจากสายอากาศลงมายังจูนเนอร์ ทำให้มีผลเสียเรื่องการสูญเสียส่วนที่เพิ่มจากปกติในสายนำสัญญาณเนื่องจากมีคลื่นนิ่ง ยิ่ง VSWR ในสายนำสัญญาณยิ่งสูง ยิ่งสูญเสียเพิ่มกว่าปกติขึ้นไป (ดังนั้นการพยายามทำให้  มีค่าใกล้เคียง 50  เอาไว้ก่อนด้วยจึงเป็นสิ่งที่ดี) 

แม้มีคลื่นนิ่งในสายนำสัญญาณ มีการสะท้อนเกิดขึ้น แต่สุดท้ายแล้วคลื่นที่สะท้อนจะถูกส่งออกไปยังโหลดได้ (เพราะเมื่อมีการสะท้อน มี VSWR > 1.0:1 ไม่ได้หมายความว่าคลื่นที่สะท้อนกลับหลังแล้วจะหายไปเลย มันจะสะท้อนกลับจากต้นทางอีกครั้งแทบทั้งหมดกลับไปหาโหลด และวนซ้ำไปมาจนพลังงานทั้งหมดออกไปที่โหลด อ่านเรื่อง SWR ไม่ได้บอกว่ากำลังส่งดีหรือไม่: ความจริงของคลื่นสะท้อนในสายนำสัญญาณ ประกอบ) ทำให้การส่งกำลัง P1 → P2 → P3  ไปยังโหลดได้ทั้งหมด   เพียงแต่ถ้า VSWR > 1.0:1 จะมีการสูญเสียเพิ่มเนื่องจากคลื่นนิ่งในสายนำสัญญาณมาร่วมด้วยเท่านั้นเอง 

จะเห็นว่าการจูนแบบนี้ก็มีข้อดีอยู่เกือบครบ เพียงแต่มีคลื่นนิ่งในสายนำสัญญาณที่ต่อจากสายอากาศลงมายังจูนเนอร์อยู่  ดังนั้นถ้าจะพูดว่าหลอกลวงก็คงไม่ใช่ เพียงแต่ได้ข้อดีไม่ครบ เท่านั้นเอง ดูรูปที่ 7

รูปที่ 7 จุดเชื่อมต่อระหว่างสายอากาศ (อิมพิแดนซ์
ZA กับสายนำสัญญาณ (อิมพิแดนซ์ Z0) จะไม่แมทช์ 
ทำให้ (Г ≠ 0)  มีคลื่นนิ่งในสายนำสัญญาณที่ต่อจาก
สายอากาศลงมาที่ช่องขาเข้าของจูนเนอร์  จูนเนอร์
จะแปลงอิมพิแดนซ์ที่ปลายสายนำสัญญาณ ( ZB )
ให้เป็น Zin = 50 Ω และต่อเข้ากับขั้วของวิทยุซึ่ง
ต้องการอิมพิแดนซ์ 50  ทำให้วิทยุทำงานได้ดี
ส่งกำลังออกไปได้เต็มที่ตามที่ออกแบบไว้

 

วงจรภายในจูนเนอร์

จูนเนอร์มีวงจรหลากหลายรูปแบบ  แต่ละแบบก็มีข้อดีข้อเสียต่างกัน มีความสามารถในการจูนอิมพิแดนซ์ค่าต่างๆ กัน  แต่ที่นิยมทำกันคือวงจรแบบ T-network และ π-network ดูรูปที่ 8 


รูปที่ 8 วงจรจูนเนอร์สายอากาศแบบ
T-network และ π-network ที่นิยมใช้กัน
(แต่จริงๆ มีอีกมากมายหลายแบบมาก)


คุณสมบัติย้อนทิศทาง (Reciprocal Property) 

สิ่งสำคัญมากอย่างหนึ่งก็คือ ในวงจรจูนเนอร์เหล่านี้ประกอบไปด้วยตัวเหนี่ยวนำ (L) และตัวเก็บประจุ (C) เท่านั้น เพื่อหลีกเลี่ยงการสูญเสียกำลังไฟฟ้า จึงไม่มีอุปกรณ์ที่มีคุณสมบัติแบบทางเดียว คุณสมบัติหนึ่งที่มันมีคือ Reciprocal หรือคุณสมบัติการย้อนทิศทาง นั่นคือ ถ้าเราต่อจูนเนอร์ที่ถูกปรับแต่งให้แมทช์อย่างดีคั่นระหว่างอุปกรณ์ที่ต้องการอิมพิแดนซ์ไม่เท่ากัน  อุปกรณ์ทั้งสองจะมองเห็นอิมพิแดนซ์ที่แมทช์กับตัวเองด้วยเสมอ ดูรูปที่ 9 

รูปที่ 9 คุณสมบัติสำคัญหนึ่งของวงจร
แมทช์อิมพิแดนซ์ทั่วไปคือ การย้อนกลับ
(reciprocal) ดังแสดงในรูป 

ในรูปที่ 9 เราแมทช์โหลด  ZL  (ที่ ZL ≠ Zs) ให้เหมาะกับแหล่งจ่าย Zs หลังจากใส่วงจรแมทช์แล้ว แหล่งจ่ายจะเห็นอิมพิแดนซ์ Zs (ลูกศรสีน้ำเงิน) แต่อีกสิ่งหนึ่งที่มักไม่มีใครพูดถึงก็คือ โหลด ZL เองก็จะเห็นว่าตัวเองต่อกับแหล่งจ่าย ZL ด้วย (ลูกศรสีแดง)  สภาพแบบนี้เป็นสิ่งที่เรียกว่า Reciprocal หรือย้อนทิศทางได้  ดังนั้นสิ่งที่เกิดขึ้นรอบๆ วงจรแมทชิ่งก็คือ ทำให้ทุกอย่างรอบตัวมันแมทช์กันนั่นเอง  (อ่านเพิ่มเติมในเรื่อง มุมที่มักถูกมองข้ามของการแมทช์อิมพิแดนซ์: มุมมองผ่านทฤษฏีอนุรักษ์พลังงาน)


สรุป 

1. อิมพิแดนซ์ที่จุดป้อนของสายอากาศขึ้นกับลักษณะ รูปร่าง ขนาด ของสายอากาศ และความถี่ที่ใช้ รวมถึงการติดตั้งที่อาจถูกรบกวนจากสภาพแวดล้อม  ถ้าเราจะเปลี่ยนอิมพิแดนซ์ที่จุดป้อนของตัวสายอากาศเราจะต้องเปลี่ยนสภาพทางกายภาพของมัน (เพิ่ม-ลดความยาว ดัด ปรับมุมโลหะ หรืออื่นๆ) จนอาจจะทำให้สายอากาศนั้นทำงานผิดไปจากที่ออกแบบไว้

2. การจูนสายอากาศด้วยจูนเนอร์ (antenna tuner) เป็นการปรับอิมพิแดนซ์จากค่าอิมพิแดนซ์ที่จุดป้อนของสายอากาศไปเป็นค่าอื่นด้วยวงจรพาสซีฟที่ประกอบไปด้วย ตัวเหนี่ยวนำ และ/หรือ ตัวเก็บประจุ และ/หรือ หม้อแปลง และ/หรือ ส่วนของสายนำสัญญาณ (stub) โดยไม่เปลี่ยนอิมพิแดนซ์ของสายอากาศเอง 

3. เราเปลี่ยน/แปลงอิมพิแดนซ์ด้วยจูนเนอร์ให้เหมาะสมเพื่อการนำไปใช้งานต่อไป เช่น เพื่อต่อกับสายนำสัญญาณที่มีค่าอิมพิแดนซ์เฉพาะตัวอื่นและมีการสะท้อนกลับน้อย (หรือเป็นศูนย์) หรือเพื่อต่อกับภาคขยายของเครื่องส่งและให้เครื่องส่งทำงานได้เต็มที่ 

4. ผลโดยรวมของการจูนอิมพิแดนซ์ที่จุดป้อนของสายอากาศไปเป็นค่าอื่นที่เหมาะสมในการใช้งาน "เกิดผลดีจริง" แม้บางกรณีอาจจะไม่สมบูรณ์ตามอุดมคติคือมีคลื่นนิ่งในสายนำสัญญาณบางเส้นบ้าง แต่ก็ทำให้วงจรรับ-ส่งทำงานได้เต็มที่ ส่งกำลังออกได้ตามที่ออกแบบไว้  คงบอกว่า "หลอกลวง" ไม่ได้ 

5. ตำแหน่งที่ดีที่สุดในการใส่วงจรจูนเนอร์คือที่จุดป้อนของสายอากาศเอง (ที่จริงแล้ว วงจร built-in impedance matching ที่โคนสายอากาศก็จัดว่าเป็น antenna tuner ในตำแหน่งนี้ด้วย) รองลงมาคือที่ใกล้เครื่องวิทยุ โดยทั้งสองกรณีนี้ได้ผลที่เป็นจริง  เพียงแต่การใส่จูนเนอร์ไว้ที่ด้านวิทยุอาจจะให้ผลได้ไม่สมบูรณ์ (มีคลื่นนิ่งในสายนำสัญญาณ ตามข้อ 4 ด้านบน) 

6. การใช้งานสายอากาศที่แย่ที่สุดคือการใช้สายอากาศ/สายนำสัญญาณที่ไม่แมทช์กับสายป้อน (coaxial transmission line feeder) โดยไม่ใช้จูนเนอร์เลย


©Jitrayut Chunnabhata, 2022.
This article is based on well-established engineering principles. The content reflects the author's own explanation and presentation. You are welcome to reference or use this material for educational purposes, provided that proper credit is given. Direct reproduction or republication of the content is not permitted without prior permission. 

© 2022 จิตรยุทธ จุณณะภาต สงวนลิขสิทธิ
เนื้อหาในบทความนี้อ้างอิงจากหลักการทางวิศวกรรมที่เป็นที่รู้จักโดยทั่วไป ผู้เขียนได้เรียบเรียงและอธิบายในรูปแบบเฉพาะของตนเอง สามารถนำไปอ้างอิงหรือใช้เพื่อการศึกษาได้โดยกรุณาให้เครดิตแหล่งที่มาอย่างเหมาะสม และไม่อนุญาตให้คัดลอกหรือเผยแพร่ซ้ำโดยตรงโดยไม่ได้รับอนุญาต