คลื่นนิ่งอยู่ที่ไหน แล้ววิทยุจะเสียหายไหมเมื่อ VSWR สูง

Understanding VSWR and RF Power Amplifier Device Failure Mechanism

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

---

เพื่อนนักวิทยุสมัครเล่นหรือแม้แต่คนที่ทำงานกับเครื่องส่งวิทยุมักมีคำถามพื้นฐาน (ที่ส่วนมากอาจจะเพราะได้รรับการบอกให้คอยถาม หรือเตือนให้ระวังว่า) ถ้า VSWR มีค่าสูงแล้วจะทำให้เครื่องส่งวิทยุเสียหายหรือไม่    ซึ่งจริงๆ แล้วการที่ภาคขยายกำลังของเครื่องส่งวิทยุจะเสียหายหรือรอดตายนั้นจริงๆ แล้ว เป็นปัญหาของตัวอุปกรณ์ขยายกำลังนั้น   ค่า VSWR สูงกับการเสียหายของอุปกรณ์ขยายกำลังนั้นเกี่ยวข้องกัน แต่ไม่ใช่ปัญหาเดียวกัน   การที่อุปกรณ์ขยายกำลังจะเสียหายไหมเป็นเรื่องเกี่ยวข้องกันทั้งหมดระหว่างอิมพีแดนซ์ที่อุปกรณ์นั้นมองเห็นหลังผ่านวงจรปรับแต่งอิมพีแดนซ์ และ ฟิสิกส์ของอุปกรณ์ขยายกำลัง และ วิทยาศาสตร์เกี่ยวกับความร้อน ไม่ใช่แค่เรื่อง VSWR สูงเพียงอย่างเดียว

VSWR คืออะไรอยู่ตรงไหนแน่ 

ก่อนอื่นเราทบทวนเรื่อง VSWR กันสักนิด  ตัวย่อนี้มาจาก Voltage Standing Wave Ratio  แปลตรงตัวคือ อัตราส่วนคลื่นนิ่งของโวลเตจ หรือเรียกให้สั้นลงไปมาเป็น SWR (อัตราส่วนคลื่นนิ่ง) ก็หมายถึงของอย่างเดียวกัน  คลื่นนิ่งจะเกิดขึ้นเมื่อมีการไม่เข้ากัน (mismatching) ระหว่างตัวกลาง (รวมทั้งสายนำสัญญาณ) และ/หรือโหลดที่มีอิมพีแดนซ์ (ความต้านทานเชิงซ้อน) ไม่เท่ากัน  ตัวอย่างเช่น เมื่อต่อสายนำสัญญาณที่มีความต้านทานเฉพาะตัว (characteristic impedance) 50Ω เข้ากับสายอากาศที่มีอิมพีแดนซ์ที่ขั้วต่อ (feed point) เป็น 65 + j10Ω   เพราะเมื่อของที่มีอิมพีแดนซ์ไม่เท่ากันถูกต่อเข้าด้วยกันและมีคลื่นความถี่สูงเคลื่อนที่ผ่าน จะมีคลื่นสะท้อนเกิดขึ้น  ดูรูปที่ 1 

รูปที่ 1 คลื่นที่เดินทางในสายนำสัญญาณ
ที่มีความต้านทานเฉพาะตัวต่างจากความ
ต้านทานโหลด (Z₀ ≠ Z_L) จะเกิดคลื่นสะท้อน
ด้วยสัมประสิทธิการสะท้อนกลับ (Г - แกมมา)

จากรูปที่ 1 จะเห็นว่า เมื่อเกิดการไม่เท่ากันของอิมพีแดนซ์ของตัวกลาง (ความต้านทานเฉพาะตัวของสายนำสัญญาณ) กับอิมพิแดนซ์ที่จุดป้อนของสายอากาศ เมื่อคลื่นเดินทางไปข้างหน้า (สีน้ำเงิน) พบกับจุดที่อิมพิแดนซ์ไม่เท่ากัน จะเกิดคลื่นสะท้อนกลับ (Vreflected) (สีแดง) ที่มีขนาดและเฟสเป็นผลคูณของคลื่นที่เดินทางไปข้างหน้า (Vforward) กับสัมประสิทธิการสะท้อนกลับ (Г) หรือ

Vreflected  =  Г • Vforward 

โดยสัมประสิทธิการสะท้อนกลับ Г เป็นจำนวนเชิงซ้อน
ค่าของ Г ขึ้นกับความต้านทานหรืออิมพีแดนซ์ของตัวกลาง/โหลดที่ต่อกัน 

Г =  ( Z_L - Z₀ ) / ( Z_L + Z₀ )   เมื่อ
Z₀ เป็นอิมพีแดนซ์เฉพาะตัว (characteristic impedance) ของสายนำสัญญาณ
Z_L เป็นอิมพิแดนซ์ที่จุดป้อนของโหลด เช่น สายอากาศ
ทั้งคู่เป็นจำนวนเชิงซ้อน → Г จึงเป็นจำนวนเชิงซ้อนด้วย 

Г = Г_re + Г_im  (พิกัดฉาก) =  |Г|∠θ  (พิกัดวงกลม) 
θ  บอกว่าเฟสของคลื่นที่สะท้อนกลับต่างจากคลื่นที่ตกกระทบอย่างไร
|Г|  เป็นขนาดของสัมประสิทธิการสะท้อนกลับ มีค่าอยู่ในช่วง  0 ≤ |Г| ≤ 1   
นั่นคือ ขนาดของคลื่นที่สะท้อนกลับจะไม่สามารถมีขนาดใหญ่กว่าคลื่นที่ตกกระทบได้
ถ้าไม่มีการสะท้อนกลับ (แมทช์โดยสมบูรณ์) ขนาดของ |Г| จะเป็น 0 

จากรูปที่ 1 เมื่อมีคลื่นที่เดินทางไปข้างหน้าและคลื่นที่สะท้อนกลับมารวมกันอยู่ในสายนำสัญญาณเส้นเดียวกัน โวลเตจของคลื่นทั้งสองจะรวมกันที่แต่ละจุดบนความยาวสายนำสัญญาณนั้น  คลื่นลัพธ์หลังการรวมตัวกันจะยังคงเดินทางไปข้างหน้า  แต่จะมี กรอบ (envelope) ของคลื่นลัพธ์ ซึ่งไม่เคลื่อนที่เกิดขึ้น  ดูรูปที่ 2  

รูปที่ 2 คลื่นเดินทางไปข้างหน้า (น้ำเงิน) บนสาย
นำสัญญาณที่มีความต้านทานเฉพาะตัวไม่เท่ากับ
โหลด จะเกิดคลื่นสะท้อนกลับ (แดง) และรวมกันได้
คลื่นลัพธ์ (เขียว)  ซึ่งมีกรอบ (เส้นประ) ที่ไม่เคลื่อนที่
(Credit Animation: โดยคุณ JojoPat E25VBE)

วิดิโอในรูปที่ 2 แสดงให้เห็นชัดเจนว่าคลื่นที่เดินทางไปข้างหน้า (สีน้ำเงิน เคลื่อนที่จากซ้ายไปขวา) ที่ตกกระทบโหลดที่อยู่ริมด้านขวาของภาพ จะรวมกับคลื่นที่สะท้อนกลับ (สีแดง เคลื่อนที่จากขวาไปซ้าย) ได้เป็นคลื่นลัพธ์ (สีเขียว)  โดยเมื่อเวลาผ่านไป (อย่าลืมว่า คลื่นเหล่านี้เปลี่ยนแปลงเร็วมากตามความถี่ของมัน อาจจะหลายล้านครั้งต่อวินาที) คลื่นลัพธ์จะสร้างกรอบคลื่น (envelope) เส้นประขึ้น และ

VSWR = ขนาดที่ใหญ่ที่สุดของกรอบคลื่นเส้นประ / ขนาดที่เล็กที่สุดของกรอบคลื่นเส้นประ

VSWR = Vmax / Vmin  ;  คือขนาดใหญ่และเล็กที่สุดของกรอบคลื่นเส้นประในวิดิโอรูปที่ 2

ข้อสังเกต ระยะบนสายนำสัญญาณที่ขนาดของคลื่นนิ่งใหญ่และเล็กสุดจะห่างกันทุกๆ ¼λ 

↑  
ที่ผ่านมานี้เป็นการอธิบายให้ผู้อ่านเห็นภาพจริงๆ ว่า คลื่นนิ่งนั้นต้องอยู่บนสายนำสัญญาณหรือตัวกลางที่คลื่นเคลื่อนที่ เป็นกรอบของคลื่นที่เกิดจากการรวมกันของคลื่นที่เคลื่อนที่ไปข้างหน้าและสะท้อนกลับมาข้างหลัง โดยกรอบคลื่นนี้ไม่เคลื่อนที่และเป็นสิ่งที่เรียกว่า "คลื่นนิ่ง"   เพราะเชื่อว่าหลายคนได้แต่ใช้เครื่องมือวัด แต่ไม่เคยรู้จริงๆ ว่าหน้าตาของคลื่นนิ่งที่วัดนั้น เป็นอย่างไร

เกิดอะไรขึ้นเมื่ออัตราส่วนคลื่นนิ่ง (VSWR) สูง  

จากวิดิโอในรูปที่ 2 จะเห็นชัดเจนว่าเมื่อมีการสะท้อนกลับ (mismatch) ขนาดสูงสุดของคลื่นนิ่ง (ซึ่งเป็นกรอบของคลื่นลัพธ์ที่ได้จากการรวมกันของคลื่นที่เคลื่อนที่ไปข้างหน้าที่มีขนาด Vforward และสะท้อนกลับมาข้างหลังที่มีขนาด Vreflected) ที่แสดงเป็นเส้นประจะใหญ่กว่าคลื่นที่ไปข้างหน้า (ที่ต้องใหญ่กว่าคลื่นสะท้อนกลับอยู่แล้ว) เสมอ   โดยในกรณีแย่ที่สุดคือเกิดการสะท้อนกลับหมด (เกิดขึ้นได้เมื่อโหลด เปิดวงจร หรือ ลัดวงจร)  ขนาดใหญ่สุดของคลื่นนิ่งจะเป็นสองเท่าของคลื่นที่เดินทางไปข้างหน้า (2 • Vforward)  และขนาดเล็กสุดของคลื่นนิ่งเป็นศูนย์ (จึงทำให้ VSWR = ∞ : 1) 

ปัญหาเกิดขึ้นตรงนี้คือ ขั้วต่อของเครื่องส่งวิทยุ อาจจะมีคลื่นนิ่งตกอยู่  โดยอาจจะเป็นจุดที่โวลเตจของคลื่นนิ่งต่ำที่สุดหรือสูงที่สุดก็ได้ ขึ้นกับโหลด (ที่ทำให้เกิดเฟสของสัมประสิทธิการสะท้อนกลับต่างกัน) และความยาวของสายนำสัญญาณที่ต่อมาถึงขั้วต่อนั้น (จากข้อสังเกตในหัวข้อที่แล้วคือ ระยะบนสายนำสัญญาณที่ขนาดของคลื่นนิ่งใหญ่และเล็กสุดจะห่างกัน ¼λ)

รูปที่ 3 คลื่นนิ่งที่ตำแหน่งขั้วต่อของเครื่องส่งวิทยุ
ขึ้นกับการสะท้อน (Г), ความยาวสายนำสัญญาณ
(d₁) , การสูญเสียในสายนำสัญญาณ

แต่เท่านั้นยังไม่พอ เพราะจากขั้วต่อของเครื่องส่งวิทยุ กว่าจะไปถึงอุปกรณ์ขยายกำลัง (RF power transistor) ของเครื่องวิทยุ ยังต้องผ่านวงจรฟิลเตอร์ และวงจรปรับระดับอิมพีแดนซ์ (impedance matching network) อีก ซึ่งสภาวะ (ของโวลเตจและกระแส) ที่ปรากฏที่อุปกรณ์ขยายกำลังจริงๆ นั่นต่างหากที่จะบอกว่า มีโอกาสเสียหายแค่ไหน

หรือถึงจุดนี้เราสามารถพูดง่ายๆ ได้ว่า ค่า VSWR บอกว่า Mismatch มากแค่ไหน แต่ไม่ได้บอกโดยตรงว่า Transistor กำลังเครียดหรือใกล้เสียหายแค่ไหน

อะไรทำให้ภาคขยายกำลังเสียหายจริงๆ  

ถ้าเราตัดเรื่อง VSWR ออกไปชั่วคราวก่อน แล้วมองเฉพาะอุปกรณ์สารกึ่งตัวนำ (Semiconductor Device) ที่เป็นภาคขยายกำลัง  เราจะพบว่ามีข้อจำกัดทางฟิสิกส์อยู่หลายด้าน ตัวอย่างเช่น

• แรงดันสูงสุดที่ตัวอุปกรณ์รับได้
• กระแสสูงสุดที่ตัวอุปกรณ์รับได้
• กำลังที่ตัวอุปกรณ์สามารถกระจายไปเป็นความร้อนได้
• อุณหภูมิที่รอยต่อ (Junction Temperature) สูงสุดที่จะรับไหว
• Breakdown Voltage
• ช่วงการทำงานที่ปลอดภัย (Safe Operating Area หรือ SOA)
• ข้อจำกัดด้านความร้อนของตัวถัง (package) และครีบระบายความร้อน (Heatsink) 

ดังนั้นคำถามว่า VSWR เท่าไรถึงจะทำให้อุปกรณ์กำลัง (RF Power Transistor) พัง อาจไม่ใช่คำถามที่ตรงกับ Physics ของปัญหาเสียทีเดียว

คำถามที่ตรงกว่าคือ “Mismatch แบบนี้ทำให้อุปกรณ์ขยายกำลังต้องรับแรงกดดันทางไฟฟ้าและอุณหภูมิอย่างไร?”  เพราะตรงนั้นเองที่นำไปสู่ความเสียหายจริง

รูปที่ 4 ความเสียหายของตัวอุปกรณ์ขยายกำลัง
อาจเกิดจาก โวลเตจ-กระแส สูงเกินไป หรือ
เกิดความร้อนตกคร่อมสูงเกินไปและระบายไม่ทัน

กลไกแรก — อุปกรณ์ขยายกำลังร้อนเกินไป เพราะระบายความร้อนที่เกิดขึ้นไม่ทัน

หนึ่งในกลไกสำคัญที่สุดคือ  Excessive Power Dissipation เพราะ Power Transistor ไม่ได้เปลี่ยนพลังงาน DC ทั้งหมดให้กลายเป็น RF Output พลังงานส่วนหนึ่งกลายเป็นความร้อนภายใน Device

ในภาพรวม เราสามารถคิดได้ว่า

กำลังที่เข้าไปในภาคขยายกำลัง = กำลัง RF ที่ออกไป + กำลังที่สูญเสียภายใน 

ดังนั้น หากสภาวะการทำงานเปลี่ยนเนื่องจากเกิดการไม่แมทช์ของโหลด (เช่น สายอากาศ) กำลังที่อุปกรณ์ขยายกำลังต้องกระจายออกไปเป็นความร้อน (dissipate) ก็อาจเพิ่มขึ้นได้  และเมื่อกำลังต้องกระจายออกไปเป็นความร้อนเพิ่มขึ้น ความร้อนที่เกิดขึ้นในรอยต่อของอุปกรณ์ขยายกำลังก็เพิ่มขึ้นตาม

ปัญหาคืออุปกรณ์ขยายกำลังเหล่านี้ไม่ได้สามารถระบายความร้อนได้ทันที  ความร้อนต้องเดินทางจาก

Junction → Semiconductor → Package → Mounting → Heatsink → อากาศ 

แต่ละส่วนมีความต้านทานความร้อน (Thermal Resistance) ของตัวเอง ดังนั้นถ้าตัวอุปกรณ์ภาคขยายกำลังสร้างความร้อนมากกว่าที่ระบบสามารถนำออกไปได้ อุณหภูมิของรอยต่อก็จะสูงขึ้นเรื่อยๆหลักการง่าย ๆ คือถ้าความร้อนสะสมเร็วกว่าอัตราที่ระบายออก → อุณหภูมิที่รอยต่อ (Junction Temperature) สูงขึ้น  และถ้าสูงเกินขีดจำกัด ก็สามารถเกิดความเสียหายถาวรได้

กลไกที่สอง — โวลเตจตกคร่อมอุปกรณ์ขยายกำลังสูงเกินไป (Voltage Stress) จน Breakdown 

เป็นอีกกลไกหนึ่งแตกต่างจากความร้อนอย่างชัดเจนคือ Electrical Breakdown (การพังทลายทางไฟฟ้า) เนื่องจากอุปกรณ์ขยายกำลัง (Power Transistor) นั้นมีขีดจำกัดด้านแรงดัน ถ้ามีโวลเตจตกคร่อมมันมากเกินไป มันทนไม่ไหวก็เสียหายได้  

ตัวอย่างเช่นในอุปกรณ์แบบ MOSFET หรือ LDMOS จะมีข้อจำกัดเกี่ยวกับ Drain-Source Voltage (Vds)  และรอยต่อ (Junction) ภายใน  หากแรงดันหรือสนามไฟฟ้าภายในตัวมันสูงเกินขีดจำกัด อาจเกิด Breakdown หรือ Avalanche ได้ → กรณีนี้ Device สามารถเสียหายได้โดยไม่ต้องใช้เวลาสะสมความร้อน เรียกว่าไม่ได้เสียหายเพราะความร้อน แต่ทนไม่ไหวไปก่อน   เรียกว่าเป็นกลไกการเสียหาย (Failure Mechanism) คนละแบบกับการเสียหายจากความร้อน (Thermal Failure) 

ภาพง่ายๆ ที่เกิดคือ: 

แรงดันสูงเกินขีดจำกัด → เกิด Breakdown → กระแสเพิ่มขึ้นอย่างรุนแรง → อุปกรณ์เสียหาย 

โดยหลังจาก Breakdown แล้วอาจจะเกิดความร้อนอาจตามมาอีกที  ทำให้บางกรณีที่มองจากภายนอกเหมือนว่า Transistor ร้อนจนพัง แต่ต้นเหตุจริงอาจเริ่มจาก Breakdown ก่อน แล้ว Breakdown นั้นทำให้เกิดกระแสและความร้อนสูงที่แปลงมาจากกำลังไฟฟ้าตามมา

การวิเคราะห์ต้องถอยจากคำว่า VSWR มามองทั้งห่วงโซ่ของระบบ  

หลังจากไล่เรียงส่วนประกอบในการต่อเชื่อมและวงจรไฟฟ้าแล้ว ภาพจริงควรเป็นประมาณนี้:

สายอากาศ
↓
จุดป้อนของสายอากาศ (Feed Point)
↓
สายนำสัญญาณที่ต่อไปเครื่องวิทยุ (Transmission Line)
↓
ขั้วต่อเครื่องวิทยุ
↓
วงจรต่อเชื่อม แมทช์อิมพิแดนซ์ (Output Coupling / Matching Network)
↓
อุปกรณ์ขยายกำลัง (RF Power Output Device)
↓
ภาคจ่ายไฟ วงจรรอบข้างภาคขยายกำลัง

แต่ละจุดมี อิมพีแดนซ์, โวลเตจ, กระแส และ สภาวะด้านกำลัง (power condition) ของตัวเอง

และสิ่งที่สำคัญมากคือ Output Coupling/Matching Network ไม่ได้เป็นเพียงสายต่อระหว่างอุปกรณ์ขยายกำลังกับ connector แต่มันทำหน้าที่แปลงอิมพีแดนซ์และจัดการความสัมพันธ์ของโวลเตจและกระแสที่อุปกรณ์ขยายกำลังเห็น

ดังนั้น ถ้าเราเอาค่าของโวลเตจและกระแส (ที่เป็นผลจาก VSWR ค่าต่างๆ) ที่ปรากฏตรงขั้วต่อของเครื่องส่งวิทยุมาบอกว่านี่คือ stress (ความกดดันที่จะทำให้เกิดความเสียหาย) ที่อุปกรณ์ขยายกำลัง (output RF power transistor) กำลังได้รับ ก็เป็นการข้ามขั้นตอนสำคัญไปหลายขั้น 

เพราะสิ่งที่เกิดขึ้นจริงๆ อาจเป็น

Load mismatch → มีคลื่นสะท้อนบนสายนำสัญญาณ → อิมพิแดนซ์ที่ถูกแปลงกลับมาที่ขั้วต่อเครื่องวิทยุ → วงจรแมทชิ่งภาคขาออกของวิทยุแปลงอิมพิแดนซ์อักครั้ง → คลื่นของ โวลเตจ/กระแส ที่ตัวอุปกรณ์ขยายกำลังจริงๆ เห็นเปลี่ยนไป → จุดทำงาน (Operating Point) ของอุปกรณ์เปลี่ยน → การเกิดความร้อน และ/หรือ แรงกดดันทางโวลเตจ (electrical stress) เปลี่ยน → อุปกรณ์ขยายกำลังจะรอดไหม 

ดังนั้น “VSWR เป็นคุณสมบัติของสภาวะที่เกิดขึ้น ณ interface ของระบบสายส่ง แต่การที่ Semiconductor จะพังหรือไม่พัง เป็นผลจากสภาวะทางไฟฟ้าและความร้อนที่ท้ายที่สุดถูกส่งไปถึงตัว Device”

รูปที่ 5 ห่วงโซ่ของการไม่แมทช์ จากโหลด
กลับมายังอุปกรณ์ขยายกำลัง ต้องผ่านวงจร
อื่นอีก ทำให้โวลเตจและกระแสที่อุปกรณ์
ขยายกำลังเห็นจริงๆ เปลียนไปได้

VSWR สูงอาจไม่ทำให้เครื่องพังก็ได้ (ถ้าโชคดีนะ) 

เหตุการณ์แบบนี้ช่วยยืนยันแนวคิดข้างต้นได้ดี  ในทางปฏิบัติเราอาจพบว่าเครื่องส่งบางเครื่องสามารถอยู่กับ VSWR ค่าสูงได้โดยไม่เสียหายทันที ในขณะที่บางเครื่องอาจมีปัญหาเมื่อเจอการไม่แมทช์ (mismatching) ในระดับ VSWR ที่ต่ำกว่า

ถ้า VSWR เป็นตัวทำลาย Transistor โดยตรง เรื่องนี้คงอธิบายได้ยาก แต่ถ้าเรามองจาก Device Stress จะเข้าใจได้ง่ายขึ้น  เพราะเครื่องส่งวิทยุสมัยใหม่อาจมี ระบบป้องกันตัวเองหลายระดับ เช่น

• Foldback
• ลดกำลังส่งลง
• มีระบบป้องกันกระแสเกิน (Over-Current Protection)
• มีระบบป้องกันโวลเตจเกิน (Over-Voltage Protection)
• ป้องกันอุณหภูมิสูงเกิน (Temperature Protection)
• ตัดการทำงานถ้ามีกำลังสะท้อนกลับสูงเกินไป (Reflected-Power Detection)
• ลดกำลังส่งลง (Drive Reduction)

เมื่อระบบตรวจพบว่าโหลดที่ต่อกับขั้วเครื่องส่งผิดปกติ มันสามารถลดการขับ (drive) หรือลดกำลังส่งลง  ผลคืออุปกรณ์ขยายกำลัง (เช่น RF power transistor) ไม่เข้าไปในบริเวณทำงานที่เป็นอันตราย ดังนั้น แม้ โหลดจะมี VSWR สูง แต่ตัวอุปกรณ์ขยายกำลังอาจยังอยู่ในช่วงการทำงานที่ปลอดภัย  ในทางกลับกัน ถ้า ระบบป้องกันต่างๆ ทำงานไม่ทัน หรือสภาพการทำงานรุนแรงมากเกินไป อุปกรณ์ขยายกำลังก็สามารถหลุดออกจากช่วงการทำงานที่ปลอดภัยและเสียหายได้

สรุป 

• จริงอยู่ที่ VSWR ต่ำนั้นปลอดภัยต่อเครื่องวิทยุแน่นอน
• แต่ VSWR สูงไม่ใช่ตัวที่ทำลายอุปกรณ์ขยายกำลังภาคสุดท้ายโดยตรง
• สิ่งที่ทำให้ Device เสียจริง ๆ คือ Electrical Stress และ Thermal Stress ที่เกิดขึ้นตามมาจาก Load Mismatch
• กลไก Electrical Breakdown เกิดจาก Load Mismatch ทำให้ Device พบ Voltage หรือ Electric Field สูงเกินขีดจำกัด → Breakdown / Avalanche → กระแสเพิ่มขึ้นอย่างรุนแรง → Device เสียหาย
• กลไก Thermal Failure เกิดจาก Load Mismatch เปลี่ยน Operating Condition ของ Output Device → Device Dissipation เพิ่มขึ้น → เกิดความร้อนมากขึ้น → ระบบระบายความร้อนเอาความร้อนออกไม่ทัน → Junction Temperature สูงขึ้น → Device เสียหาย
• สองกลไกข้างบนสามารถเกิดร่วมกันได้

ดังนั้น เมื่อพบว่าเครื่องส่งวิทยุเสียหลังจากเราต่อขั้วต่อสายนำสัญญาณของเครื่องเข้ากับโหลดที่มี VSWR สูง คำถามที่น่าสนใจกว่า “VSWR ค่าสูงแค่ไหนถึงจะทำให้ภาคส่งของเครื่องวิทยุเสียหาย?” ก็คือ  "อิมพีแดนซ์ที่เป็นต้นเหตุของ VSWR สูงนั้น หลังจากผ่านวงจรกรองสัญญาณ วงจรแมทช์อิมพิแดนซ์ ไปจนถึงอุปกรณ์ภาคขยายกำลัง (output device)  อุปกรณ์ภาคขยายกำลังถูกบังคับให้อยู่ในสภาพที่มีโวลเตจตกคร่อมเท่าไร กระแสไหลผ่านเท่าไร และสร้างความร้อนรวมเท่าไร นานไหม และระบายออกได้แค่ไหน ทันหรือเปล่า?" 

เพราะในความเป็นจริงแล้วอุปกรณ์สารกึ่งตัวนำ (semiconductor device) ที่ทำหน้าที่ขยายกำลัง (หรือแม้แต่หลอดสูญญากาศ) ไม่ได้รู้จักคำว่า “VSWR” เลยสักนิด   มันรู้จักแค่ โวลเตจ กระแส กำลังตกคร่อม สนามไฟฟ้า และอุณหภูมิ  ว่ามันจะทนไหวไหม หรือจะเสยหายหรือเปล่า ต่างหาก

---

©Jitrayut Chunnabhata, 2026.

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. 

© 2026 จิตรยุทธ จุณณะภาต สงวนลิขสิทธิ

เนื้อหาในบทความนี้อ้างอิงจากหลักการทางวิศวกรรมที่เป็นที่รู้จักโดยทั่วไป ผู้เขียนได้เรียบเรียงและอธิบายในรูปแบบเฉพาะของตนเอง สามารถนำไปอ้างอิงหรือใช้เพื่อการศึกษาได้โดยกรุณาให้เครดิตแหล่งที่มาอย่างเหมาะสม และไม่อนุญาตให้คัดลอกหรือเผยแพร่ซ้ำโดยตรงโดยไม่ได้รับอนุญาต