การปรับความยาวของสายอากาศ

ในความเป็นจริงนักวิทยุสมัครเล่นหลายท่าน มีสายอากาศหลัก ๆ เพียงต้นเดียวแต่อยากใช้หลายย่านความถี่ ยกตัวอย่างเช่น เป็นนักวิทยุสมัครเล่น 145 MHz และเป็นตำรวจด้วยในเวลาเดียวกัน ใช้ 152 MHz หรือนักวิทยุสมัครเล่นขั้นกลางที่ใช้ความถี่หลายย่านความถี่ แต่มีสายอากาศไดโพลเพียงต้นเดียว ทำไงดีไม่ให้เครื่องมีปัญหา การที่เราเปลี่ยนความถี่ ให้สูงขึ้นหรือต่ำลง จะทำให้ความยาวทางไฟฟ้าของสายอากาศเปลี่ยนไป ค่า SWR ก็จะเปลี่ยนไปด้วย แต่ถ้าเราต้องการให้ค่า impedance ของสายอากาศ เท่าเดิมตลอดย่านความถี่ที่เราจะใช้งาน เราก็ต้องเพิ่มค่า C และ L เข้าไป จะให้เราปีนเสาขึ้นไปเปลี่ยนค่า C และ L ทุกครั้งที่เปลี่ยนความถี่ ก็คงเป็นไปไม่ได้ เราจึงใช้วงจรอิเล็กทรอนิกส์ เพิ่มเติมเข้าไป ซึ่งทำหน้าที่เพิ่มค่า C และ L เข้าไปนี้เราเรียกว่า วงจร Antenna Tuning Unit อาจจะย่อว่า ATU. หรือว่า transmatch แล้วแต่จะเรียกกัน

มาดูรูปกันแบบง่าย ๆ ก่อน

กรณีที่ 1 ถ้าสายอากาศ สั้นเกินไปในความถี่ใช้งาน (เราปรับความถี่ของวิทยุให้ต่ำลง) ค่า impedance ของสายอากาศจะมีค่าเป็น R และ C ต่ออนุกรมกัน ถ้าต้องการทำให้ค่าความยาวถูกต้อง หรือเพิ่มความยาวของสายอากาศ สามารถทำได้โดย เพิ่มค่า L เข้าไป เพื่อนำมาหักล้างกับค่า C ทำให้สายอากาศ resonant เหมือนเดิม

กรณีที่ 2 ถ้าสายอากาศยาวเกินไป จะตรงข้ามกับ กรณีแรก

สายอากาศยาวเกินไปในความถี่ใช้งาน (เราปรับความถี่ของวิทยุให้สูงขึ้น) ค่า impedance ของสายอากาศจะมีค่าเป็น R และ L ต่ออนุกรมกัน ถ้าต้องการทำให้ค่าความยาวถูกต้อง หรือเพิ่มความยาวของสายอากาศ สามารถทำได้โดย เพิ่มค่า C เข้าไป เพื่อนำมาหักล้างกับค่า L ทำให้สายอากาศ resonant เหมือนเดิม


เครื่องวิทยุรับส่งส่วนใหญ่จะต้องการสายอากาศที่มีค่า impedance เท่ากับ 50 โอห์ม ถ้าค่า impedance เปลี่ยนไปจากค่านี้มาก ๆ กำลังส่งจะเกิดการสะท้อนกลับมายังเครื่องส่ง ถ้าค่า SWR เกิน 3 :1 ก็จะเป็นอันตรายต่อเครื่องส่ง

เมื่อเราใช้ Antenna Tuner เราสามารถปรับค่า impedance ของระบบสายอากาศให้มีค่าเท่ากับ 50 โอห์ม ตัว Antenna Tuner จะป้องกันความเสียหายของเครื่องส่ง และสามารถส่งออกอากาศด้วยกำลังส่งสูงสุด
เมื่อสายอากาศและเครื่องส่งอยู่ในสภาวะ mismatch กำลังงานวิทยุที่ส่งออกอากาศส่วนหนึ่งจะสะท้อนกลับมายังเครื่องส่ง เหมือนกับ เราส่องไฟไปยังกระจกเงา อ่านต่อได้ที่นี่

วงจร Antenna Tuning Unit สามารถที่จะทำได้หลายรูปแบบ ตัวอย่างดังในรูป

Classic circuit

วงจรแบบ Pi network

The SPC transmatch