วิธีการทดสอบคัปเปลอร์แบบมีทิศทาง

ในการทดสอบอุปกรณ์เชื่อมต่อแบบทิศทาง (directional coupler) ให้เชื่อมต่อกับเครื่องกำเนิดสัญญาณ (เอาต์พุต: +10dBm, 2-4GHz) และเครื่องวิเคราะห์สเปกตรัม วัดกำลังไฟฟ้าขาเข้า (Pin) ที่พอร์ตหลัก, กำลังไฟฟ้าที่คู่ควบ (Pcouple) ที่พอร์ตคู่ควบ และกำลังไฟฟ้าที่พอร์ตแยก (Piso) คำนวณค่าการสูญเสียจากการแทรก (Pin-Pthru, ปกติ 0.5-2dB), การแยกตัว (Pin-Piso ≥20dB) และทิศทาง (Pcouple-Piso ≥30dB) เพื่อตรวจสอบประสิทธิภาพ

วัดค่าการสูญเสียจากการแทรก

สำหรับอุปกรณ์เชื่อมต่อที่ได้รับการออกแบบมาอย่างดีซึ่งทำงานในช่วงความถี่ที่กำหนด เช่น 2–4 GHz คุณคาดหวังว่าการสูญเสียนี้จะต่ำมาก โดยปกติจะอยู่ระหว่าง 0.1 dB ถึง 0.5 dB แม้จะดูเหมือนน้อย แต่ในระบบที่มีอัตราขยายสูงหรือชุดขยายสัญญาณหลายขั้นตอน การสูญเสียที่ไม่ได้คาดคิดแม้เพียงครึ่งเดซิเบลก็สามารถลดทอนประสิทธิภาพด้านสัญญาณรบกวนโดยรวมและกำลังขับเอาต์พุตได้ ตัวอย่างเช่น การสูญเสีย 0.3 dB หมายถึง กำลังไฟฟ้าที่ส่งไปยังโหลดลดลง 7% เป้าหมายคือการตรวจสอบสเปกของผู้ผลิต ซึ่งมักระบุไว้ว่า “≤ 0.5 dB” และตรวจสอบให้แน่ใจว่าค่านี้คงที่ตลอดช่วงความถี่ทั้งหมด ไม่ใช่แค่ที่จุดเดียว

อันดับแรก ให้ปรับเทียบ (calibrate) เครื่อง VNA โดยใช้ชุดปรับเทียบมาตรฐาน SOLT (Short-Open-Load-Thru) สำหรับช่วงความถี่ที่คุณกำลังทดสอบ เช่น 1–6 GHz ซึ่งจะช่วยลดข้อผิดพลาดของระบบ ทำให้ความไม่แน่นอนในการวัดลดลงเหลือประมาณ ±0.05 dB หลังจากปรับเทียบแล้ว ให้เชื่อมต่ออุปกรณ์เชื่อมต่อในรูปแบบ thru: เชื่อมต่อพอร์ต 1 ของ VNA เข้ากับพอร์ต INPUT ของอุปกรณ์ และพอร์ต OUTPUT เข้ากับพอร์ต 2 ของ VNA ตรวจสอบให้แน่ใจว่าพอร์ตคู่ควบ (coupled ports) ถูกต่อเข้ากับ โหลด 50 โอห์ม คุณภาพสูงที่มีค่าการสูญเสียสะท้อน (return loss) ดีกว่า -40 dB นี่เป็นสิ่งสำคัญมาก เนื่องจากพลังงานที่สะท้อนจากพอร์ตเหล่านี้อาจทำให้ค่าการสูญเสียจากการแทรกคลาดเคลื่อนได้

จากนั้น ให้ตั้งค่าการกวาดความถี่ (frequency sweep) สำหรับอุปกรณ์เชื่อมต่อ 2–4 GHz การกวาดความถี่ด้วยจุดวัด 10,001 จุดจะให้ความละเอียดสูง เผยให้เห็นจุดตกหรือจุดพีคที่แคบๆ ค่าที่คุณต้องตรวจสอบคือ S21 (การส่งผ่านจากพอร์ต 1 ไปยังพอร์ต 2) กุญแจสำคัญคือการดู ค่าต่ำสุด ค่าสูงสุด และค่าเฉลี่ย ของ S21 ตลอดทั้งแถบความถี่ อุปกรณ์ที่ดีจะมีผลตอบสนองที่ราบเรียบ ตัวอย่างเช่น สเปกอาจระบุว่า การสูญเสียจากการแทรก: 0.4 dB ± 0.1 dB หากคุณเห็นค่าพุ่งขึ้นไปถึง 1.5 dB ที่ความถี่ 3.8 GHz นั่นคือสัญญาณเตือนที่สำคัญซึ่งบ่งบอกถึงข้อบกพร่องภายในหรือความไม่เข้ากันของอิมพีแดนซ์

สิ่งสำคัญอีกประการคือการพิจารณา ผลกระทบของการสูญเสียในสายเคเบิล ชุดทดสอบของคุณเองก็มีการสูญเสีย หากคุณใช้สาย RG-316 ยาว 1 เมตร อาจมีการสูญเสีย 0.7 dB ที่ความถี่ 4 GHz นี่คือเหตุผลที่ต้องทำการปรับเทียบที่ระนาบของพอร์ตอุปกรณ์เชื่อมต่อโดยตรงเพื่อตัดผลกระทบเหล่านี้ออกไป ควรใช้สายเคเบิลที่มีความเสถียรของเฟสและมีการสูญเสียต่ำเสมอ สำหรับการใช้งานที่มีกำลังไฟฟ้าสูง คุณอาจต้องทำการกวาดกำลังไฟฟ้า (power sweep) อุปกรณ์เชื่อมต่อที่รองรับ กำลังไฟฟ้าเฉลี่ย 50 วัตต์ ควรได้รับการทดสอบที่ระดับกำลังไฟต่ำ (เช่น +10 dBm) บน VNA ก่อน จากนั้นจึงตรวจสอบการสูญเสียจากการแทรกที่กำลังไฟสูงขึ้น เช่น 20 วัตต์ โดยใช้เครื่องกำเนิดสัญญาณและเครื่องวัดกำลังไฟฟ้าเพื่อให้แน่ใจว่าประสิทธิภาพไม่ลดลง

ตรวจสอบทิศทางด้วยโหลด

ค่าทิศทาง (directivity) ที่สูง เช่น 40 dB หรือมากกว่า หมายความว่าอุปกรณ์เชื่อมต่อของคุณสามารถแยกสัญญาณไปข้างหน้าได้อย่างมีประสิทธิภาพ ซึ่งสำคัญมากต่อความแม่นยำในการวัดกำลังไฟฟ้าและการสูญเสียสะท้อน ตัวอย่างเช่น อุปกรณ์ที่มี ทิศทาง 30 dB ที่ใช้ในงานแถบความถี่ ISM 2.4 GHz อาจทำให้เกิด ข้อผิดพลาด ±0.5 dB ในการวัดการสูญเสียสะท้อน ซึ่งอาจยอมรับได้สำหรับงานพื้นฐาน อย่างไรก็ตาม สำหรับงานที่ต้องการความแม่นยำ เช่น การทดสอบความเป็นเชิงเส้นของเครื่องขยายสัญญาณ หรือการจูนสายอากาศขั้นสูง คุณต้องใช้อุปกรณ์ที่มี ทิศทาง 45 dB ถึง 50 dB เพื่อรักษาข้อผิดพลาดในการวัดให้ต่ำกว่า ±0.1 dB

เริ่มแรก ให้ปรับเทียบ VNA จนถึงปลายสายทดสอบ จากนั้นเชื่อมต่ออุปกรณ์: พอร์ต INPUT เข้ากับพอร์ต 1, พอร์ต OUTPUT เข้ากับพอร์ต 2 และต่อพอร์ต ISOLATED เข้ากับ โหลด 50 โอห์มคุณภาพสูง กุญแจสำคัญคือคุณภาพของโหลดนี้ ค่าการสูญเสียสะท้อนต้องดีกว่า -40 dB (หรือ -50 dB จะดีมาก) ตลอดช่วงความถี่ของคุณ โหลดที่ด้อยคุณภาพซึ่งมี การสูญเสียสะท้อน -20 dB จะสะท้อนพลังงานกลับมาและทำให้ค่าทิศทางผิดเพี้ยนไปอย่างมาก โดยเพิ่ม ข้อผิดพลาด 1-2 dB สำหรับการวัดครั้งแรก ให้ต่อพอร์ต COUPLED เข้ากับโหลด 50 โอห์มที่สมบูรณ์แบบอีกตัวหนึ่ง และวัดการแยกตัวย้อนกลับ ซึ่งก็คือพารามิเตอร์ S31 (จากพอร์ต 1 ไปยังพอร์ต COUPLED) บันทึกค่านี้ที่ความถี่ที่คุณสนใจ เช่น -32.5 dB ที่ 3.5 GHz

ทันทีหลังจากนั้น โดยไม่ต้องเคลื่อนย้ายสายเคเบิล ให้เปลี่ยนโหลดที่พอร์ต COUPLED ด้วย ขั้วไฟฟ้าลัดวงจร (short circuit) ที่ผ่านการปรับเทียบแล้ว ขั้วลัดวงจรนี้ต้องมีการสะท้อนที่ทราบค่าและใกล้เคียงความสมบูรณ์แบบ โดยปกติจะมี การสูญเสียสะท้อน 0.0 dB พร้อมการ เลื่อนเฟส 180 องศา ตอนนี้ให้วัด S31 อีกครั้ง ค่าที่ได้จะสูงขึ้นมาก เช่น คุณอาจอ่านได้ -15.8 dB ค่าทิศทางคำนวณได้โดยการนำค่าที่สองมาลบด้วยค่าแรก: -15.8 dB – (-32.5 dB) = 16.7 dB นี่เป็นผลลัพธ์ที่ต่ำอย่างน่าตกใจ ซึ่งเน้นย้ำว่าเหตุใดการทดสอบนี้จึงสำคัญมาก อุปกรณ์เชื่อมต่อที่ดีควรให้ผลลัพธ์ที่ใกล้เคียงกับค่าในแผ่นข้อมูลคือ 40 dB

สำหรับการระบุคุณลักษณะที่สมบูรณ์ ให้ทำการ กวาดความถี่ตั้งแต่ 1 GHz ถึง 6 GHz ด้วย 10,001 จุดวัด พล็อตค่าทิศทางที่คำนวณได้ สิ่งที่คุณต้องมองหาคือความสม่ำเสมอ หากค่าตกลงไป 15 dB อย่างรวดเร็วที่ความถี่ 4.2 GHz แสดงว่ามีการสั่นพ้อง (resonance) หรือข้อบกพร่องในการออกแบบ ทำให้อุปกรณ์นี้ใช้งานไม่ได้ที่ความถี่นั้น ปัจจัยด้านสภาพแวดล้อมก็มีความสำคัญ ควรทดสอบที่อุณหภูมิคงที่ 23°C ±3°C เนื่องจากแกนเฟอร์ไรต์สามารถเปลี่ยนคุณสมบัติตามอุณหภูมิ ซึ่งอาจลดค่าทิศทางลงได้ 2-3 dB ที่อุณหภูมิ 60°C สุดท้าย ให้ใช้ระดับกำลังไฟ +10 dBm เท่าเดิมสำหรับการวัดทั้งหมด

ทดสอบความแม่นยำของค่าการคู่ควบ

อุปกรณ์เชื่อมต่อที่ระบุค่า 20 dB ควรดึงกำลังไฟฟ้า 1% จากสายหลักออกมาได้อย่างน่าเชื่อถือ อย่างไรก็ตาม การเบี่ยงเบนเพียง ±0.5 dB จากค่าปกติจะทำให้เกิด ข้อผิดพลาด ±12% ในการคำนวณกำลังไฟฟ้าของคุณ ความไม่แม่นยำนี้จะส่งผลกระทบต่อเนื่องในระบบ หากอุปกรณ์นี้ใช้ตรวจสอบเครื่องส่งสัญญาณขนาด 50 วัตต์ ข้อผิดพลาด +0.5 dB (อ่านค่าได้ 19.5 dB) จะทำให้คุณเชื่อว่ากำลังไฟที่คู่ควบคือ 5.6 วัตต์ ทั้งที่ในความเป็นจริงคือ 5.0 วัตต์ ซึ่งเป็นการ ประเมินกำลังส่งไปข้างหน้าสูงเกินไป 12%

ในการทดสอบ ให้ใช้ VNA ที่ผ่านการปรับเทียบแล้ว เชื่อมต่อพอร์ต 1 เข้ากับพอร์ต INPUT และต่อพอร์ต OUTPUT เข้ากับ โหลด 50 โอห์ม สิ่งสำคัญคือคุณต้องต่อพอร์ต ISOLATED เข้ากับโหลดคุณภาพสูงเช่นเดียวกัน การปล่อยทิ้งไว้โดยไม่ต่อโหลดอาจทำให้ผลลัพธ์คลาดเคลื่อนไป 0.2-0.3 dB ส่วนพอร์ต COUPLED ให้เชื่อมต่อโดยตรงกับพอร์ต 2 ของ VNA พารามิเตอร์ที่ต้องวัดคือ S21 จาก INPUT ไปยังพอร์ต COUPLED สิ่งนี้อาจดูไม่สมเหตุสมผลในตอนแรก แต่ในรูปแบบนี้ คุณกำลังวัดการส่งผ่านพลังงานเข้าสู่เส้นทางคู่ควบโดยตรง ตั้งค่า VNA ให้กวาดความถี่ตั้งแต่ 1 GHz ถึง 6 GHz ด้วย 10,001 จุดวัด และกำลังขับเอาต์พุต 0 dB เส้นกราฟจะแสดงค่าการคู่ควบ อุปกรณ์คุณภาพสูงจะมีผลตอบสนองที่ราบเรียบ สำหรับรุ่น 20 dB คุณควรเห็นเส้นเกือบเป็นเส้นตรงที่ -20 dB

การทดสอบที่แท้จริงคือการดูส่วนเบี่ยงเบน ให้ขยายกราฟและสังเกต ความผันแปรจากจุดสูงสุดถึงจุดต่ำสุด (peak-to-peak variation) สเปกที่ระบุว่า 20 dB ± 0.5 dB หมายความว่าการวัดของคุณต้องอยู่ระหว่าง -19.5 dB ถึง -20.5 dB ตลอดทั้งย่านความถี่ เป็นเรื่องปกติที่จะเห็นค่าเพิ่มขึ้นเล็กน้อยตามความถี่ที่สูงขึ้น การเปลี่ยนจาก 20.1 dB ที่ 2 GHz เป็น 20.5 dB ที่ 6 GHz ถือว่ายอมรับได้สำหรับการใช้งานส่วนใหญ่ อย่างไรก็ตาม หากมี จุดพีค 1 dB ที่ไม่เป็นเชิงเส้นที่ความถี่เฉพาะ เช่น 3.8 GHz แสดงว่าการออกแบบไม่ดีหรืออุปกรณ์ได้รับความเสียหาย เพื่อความแม่นยำสัมบูรณ์ ให้เปรียบเทียบค่าที่อ่านได้จาก VNA กับเครื่องวัดกำลังไฟฟ้าที่เชื่อถือได้ ปล่อยสัญญาณคลื่นต่อเนื่อง (CW) +20 dBm (100 mW) ที่ความถี่ 2.5 GHz เข้าไปในพอร์ต INPUT วัดกำลังไฟฟ้าที่พอร์ต COUPLED ด้วยเครื่องวัด คุณควรวัดได้ +0 dBm (1 mW) ซึ่งเป็นการยืนยันค่าการคู่ควบ 20 dB หากมีความคลาดเคลื่อนอย่างมีนัยสำคัญ เช่น อ่านได้ +0.5 dBm แสดงว่าเกิดข้อผิดพลาดในการปรับเทียบ VNA หรืออุปกรณ์เชื่อมต่อไม่แม่นยำ

ตรวจสอบช่วงการตอบสนองความถี่

ช่วงความถี่ที่ระบุของอุปกรณ์เชื่อมต่อทิศทาง เช่น 800 MHz ถึง 2.5 GHz ไม่ใช่แค่คำแนะนำ แต่มันคือขอบเขตที่เข้มงวดซึ่งพารามิเตอร์หลัก (การคู่ควบ, ทิศทาง, การสูญเสียจากการแทรก) จะยังคงอยู่ในขีดจำกัดที่ใช้งานได้ การใช้งานนอกช่วงนี้ แม้เพียง 100 MHz ก็สามารถนำไปสู่การเสื่อมถอยของประสิทธิภาพอย่างรวดเร็ว ตัวอย่างเช่น อุปกรณ์ที่ออกแบบมาสำหรับ WiFi 2.4 GHz อาจแสดงค่าการคู่ควบ 20.1 dB ที่ความถี่ 2.4 GHz แต่ค่านี้อาจเลื่อนไปเป็น 22.5 dB ที่ 2.7 GHz ซึ่งทำให้เกิด ข้อผิดพลาด +15% ในการวัดกำลังไฟฟ้า

• ความผันแปรของค่าการคู่ควบ: ติดตามการเบี่ยงเบนจากค่าปกติ (เช่น 20.0 dB ± 0.5 dB)
• ค่าทิศทางต่ำสุด: ระบุจุดต่ำสุดของค่าทิศทาง ซึ่งสำคัญต่อความแม่นยำในการวัด
• จุดพีคของการสูญเสียจากการแทรก: สังเกตค่าการสูญเสียสูงสุด ซึ่งส่งผลต่อกำลังส่งของสัญญาณ
• ความเสื่อมของการสูญเสียสะท้อน: ตรวจสอบความเข้ากันของพอร์ตขาเข้าและขาออก (VSWR < 1.25:1 คือระดับอุดมคติ)

ในการทดสอบ ให้ตั้งค่า VNA สำหรับการกวาดคลื่นต่อเนื่อง (CW) ตลอดช่วงที่ระบุบวกเพิ่มอีก 10-15% ที่ปลายทั้งสองด้าน สำหรับอุปกรณ์ 2-4 GHz ให้กวาดตั้งแต่ 1.8 GHz ถึง 4.2 GHz ใช้จุดวัดจำนวนมาก เช่น 10,001 จุด เพื่อตรวจหาจุดสั่นพ้องที่แคบและเป็นปัญหาซึ่งการกวาดเพียง 1,001 จุดอาจมองข้ามไป ตั้งกำลังขับไว้ที่ +10 dBm ระดับกำลังที่ต่ำเกินไปอาจไม่กระตุ้นให้เกิดความไม่เป็นเชิงเส้น ขณะที่ระดับที่สูงเกินไปอาจทำให้เกิดการเลื่อนลอยทางความร้อนในระหว่างการกวาดความถี่ที่ยาวนาน เป้าหมายคือการสร้างแผนผังประสิทธิภาพโดยละเอียด ไม่ใช่แค่การตรวจสอบเป็นจุดๆ

ตรวจสอบพารามิเตอร์ S ทั้งสี่ตัวพร้อมกันในหน้าต่างแสดงผลเดียว สังเกต S31 (การคู่ควบ) ว่ามีความราบเรียบหรือไม่ การเพิ่มขึ้นทีละน้อย 1.2 dB จากปลายด้านต่ำไปหาด้านสูงของแถบความถี่อาจยอมรับได้ตามแผ่นข้อมูล แต่ถ้ามี จุดตก 0.8 dB ที่ความถี่ 3.1 GHz แสดงว่ามีข้อบกพร่องในการผลิตหรือส่วนประกอบเสียหาย สังเกต S41 (การแยกตัว) เพื่อให้แน่ใจว่ายังคงสูงอยู่ โดยปกติจะสูงกว่า 40 dB และ S11 (การสูญเสียสะท้อนขาเข้า) เพื่อยืนยันว่ายังคงต่ำกว่า -20 dB (VSWR < 1.22:1) มุมมองที่สำคัญที่สุดคือกราฟค่าทิศทางที่คำนวณได้ หากค่าทิศทางตกลงต่ำกว่า 25 dB ที่จุดใดจุดหนึ่งภายในแถบความถี่ที่กำหนด โดยเฉพาะที่ขอบ เช่น 2.05 GHz หรือ 3.95 GHz จะทำให้อุปกรณ์ชิ้นนี้ไม่เหมาะกับงานที่ต้องการความแม่นยำสูง

ประเมินความเข้ากันได้ของอิมพีแดนซ์พอร์ต

ประสิทธิภาพของอุปกรณ์เชื่อมต่อทิศทางขึ้นอยู่กับการที่พอร์ตต่างๆ สามารถรวมเข้ากับระบบ 50 โอห์ม ได้อย่างไร้รอยต่อ ความเข้ากันของพอร์ตที่ไม่ดี ซึ่งมักแสดงให้เห็นด้วยค่าอัตราส่วนคลื่นนิ่งของแรงดันไฟฟ้า (VSWR) ที่มากกว่า 1.25:1 (การสูญเสียสะท้อนแย่กว่า -14 dB) จะทำหน้าที่เป็นตัวสะท้อนสัญญาณภายในวงจรของคุณ ที่ความถี่ 3 GHz ค่า VSWR 1.35:1 ที่พอร์ตขาเข้าจะสะท้อนพลังงานที่เข้ามาถึง 4.5% พลังงานที่สะท้อนกลับนี้จะทำให้การวัดผิดเพี้ยน ทำให้เกิดระลอกคลื่น (ripples) ในการตอบสนองความถี่ และทำให้เกิดข้อผิดพลาดในการอ่านค่ากำลังส่งไปข้างหน้าและกำลังสะท้อนกลับที่อาจเกิน ±0.4 dB

• VSWR ขาเข้า/ขาออก: โดยปกติจะต้อง < 1.25:1 (การสูญเสียสะท้อน > -20 dB) ตลอดทั้งแถบความถี่
• ความเข้ากันของพอร์ตคู่ควบ: มักจะแย่กว่าเล็กน้อย โดย < 1.35:1 (RL > -17 dB) ถือว่ายอมรับได้
• ความเข้ากันของพอร์ตแยก: สำคัญต่อความแม่นยำของค่าทิศทาง ควรจะ < 1.30:1 (RL > -18 dB)
• ความเสถียรของความเข้ากันเทียบกับกำลังไฟ/อุณหภูมิ: อิมพีแดนซ์ไม่ควรเปลี่ยนเกิน ±0.05 ในค่า VSWR ในช่วงอุณหภูมิ -10°C ถึง +55°C

ให้ต่อพอร์ตอื่นๆ อีกสามพอร์ตเข้ากับ โหลด 50 โอห์มคุณภาพสูง ที่มีการสูญเสียสะท้อนดีกว่า -40 dB สำหรับการทดสอบพอร์ต INPUT ให้เชื่อมต่อพอร์ต 1 ของ VNA เข้าไป และต่อพอร์ต OUTPUT, COUPLED และ ISOLATED เข้ากับโหลด พารามิเตอร์ที่ต้องวัดคือ S11 ตั้งค่ากวาดความถี่จาก 1 GHz ถึง 6 GHz ด้วย 10,001 จุดวัด ตัวชี้วัดสำคัญคือ ค่าสูงสุดของ S11 (หรือค่าการสูญเสียสะท้อนต่ำสุด) ตลอดช่วงการทำงานที่ระบุ เช่น 2 GHz ถึง 4 GHz คุณควรมองหาเส้นโค้งที่เรียบ สเปกที่กำหนดไว้ที่ 1.20:1 VSWR หมายความว่ากราฟ S11 ของคุณต้องอยู่ต่ำกว่า -21 dB หากมีจุดแหลมที่ -15 dB (VSWR 1.43:1) ที่ความถี่ 3.6 GHz แสดงว่ามีการสั่นพ้อง ซึ่งน่าจะมาจากขั้วต่อที่ชำรุดหรือความไม่สมบูรณ์ภายใน ทำให้เครื่องนี้ไม่น่าเชื่อถือ

ทำซ้ำกระบวนการนี้อย่างละเอียดสำหรับแต่ละพอร์ต การทดสอบพอร์ต OUTPUT (S22) ใช้ขั้นตอนเดียวกัน ส่วนพอร์ต COUPLED และ ISOLATED (S33 และ S44) มักจะมีความไม่เข้ากันเล็กน้อยตามการออกแบบ แต่ยังคงต้องเป็นไปตามสเปกในแผ่นข้อมูล ซึ่งโดยทั่วไปคือ < 1.35:1 VSWR สิ่งสำคัญคือต้องทดสอบความเข้ากันของพอร์ตคู่ควบภายใต้สภาวะการใช้งานจริง ซึ่งหมายถึงการทดสอบ S33 ไม่ใช่แค่ตอนต่อโหลดที่พอร์ต INPUT แต่ต้องทดสอบตอนที่พอร์ต INPUT ถูกขับเคลื่อนด้วย แหล่งกำเนิด 50 โอห์ม ด้วย ค่าความเข้ากันอาจแตกต่างกันได้ถึง 0.05 ในค่า VSWR ระหว่างสองสภาวะนี้ แต่ค่าในแผ่นข้อมูลเกือบทั้งหมดมักจะอ้างอิงจากกรณีที่ต่อโหลดไว้

ประเมินความสามารถในการรับกำลังไฟฟ้า

พิกัดการรับกำลังไฟฟ้าของอุปกรณ์เชื่อมต่อทิศทาง ซึ่งมักระบุเป็น ค่าเฉลี่ย 50 วัตต์ และ ค่าสูงสุด (peak) 500 วัตต์ เป็นตัวกำหนดขีดจำกัดในการทำงานก่อนที่ประสิทธิภาพจะลดลงหรือเกิดความเสียหายถาวร การใช้กำลังไฟฟ้าเกินพิกัด เฉลี่ย แม้เพียงช่วงสั้นๆ ก็สามารถทำให้อุณหภูมิภายในสูงขึ้นอย่างรวดเร็ว ตัวอย่างเช่น การใช้กำลังไฟเฉลี่ย 60 วัตต์ กับอุปกรณ์ขนาด 50 วัตต์ สามารถทำให้อุณหภูมิแกนสูงขึ้น 35°C เหนืออุณหภูมิห้องในเวลาเพียง 90 วินาที ซึ่งอาจเปลี่ยนคุณสมบัติทางแม่เหล็กและทำให้ค่าการคู่ควบเปลี่ยนไป 0.4 dB ส่วนพิกัด กำลังไฟฟ้าสูงสุด มีไว้เพื่อป้องกันการเกิดประกายไฟ (arcing) การใช้พัลส์ 2 กิโลวัตต์ กับอุปกรณ์ที่รับค่าสูงสุดได้ 500 วัตต์ อาจทำให้เกิดประกายไฟข้ามสายส่งภายใน เกิดรอยไหม้คาร์บอนที่ทำให้ค่าทิศทางลดลงอย่างถาวรถึง 15 dB

“อย่าทดสอบอุปกรณ์เชื่อมต่อที่พิกัดสูงสุดของมันโดยตรง สำหรับหน่วยขนาด 50 วัตต์ ให้ตั้งการทดสอบไปที่ 45 วัตต์ แล้วเฝ้าสังเกตการเปลี่ยนไปของประสิทธิภาพ นี่เป็นการเผื่อความปลอดภัย 10% เพื่อรองรับความไม่แน่นอนในการวัดและความไม่เข้ากันของโหลดที่ไม่ได้คาดคิด”

ในการทดสอบความสามารถในการรับกำลังไฟเฉลี่ย คุณต้องมีเครื่องกำเนิดสัญญาณ, โหลดดัมมี่ (dummy load) 50 โอห์ม ที่รองรับได้ 100 วัตต์ และเครื่องวัดกำลังไฟฟ้า เชื่อมต่อเครื่องกำเนิดสัญญาณเข้ากับพอร์ต INPUT, ต่อโหลดดัมมี่เข้ากับพอร์ต OUTPUT และต่อโหลดที่พอร์ตคู่ควบ ตั้งเครื่องกำเนิดสัญญาณเป็น โทน CW ที่ ความถี่ที่อ่อนไหวที่สุด ของอุปกรณ์ ซึ่งมักจะเป็นจุดกึ่งกลางแถบความถี่ เช่น 3 GHz เริ่มต้นที่ระดับกำลังไฟต่ำ เช่น +20 dBm (0.1 วัตต์) และใช้เครื่องวัดกำลังไฟเพื่อยืนยันกำลังไฟฟ้าที่โหลดเอาต์พุต ค่อยๆ เพิ่มกำลังไฟฟ้าขาเข้าทีละ 5 dB โดยทิ้งไว้ 2 นาที ในแต่ละขั้นเพื่อให้ความร้อนคงที่ ในแต่ละขั้น ให้วัด ค่าการคู่ควบ โดยใช้เครื่องวัดกำลังไฟฟ้าแบบทิศทางที่พอร์ต COUPLED อุปกรณ์ที่เสถียรจะมีการเปลี่ยนแปลงค่าการคู่ควบน้อยกว่า ±0.1 dB จาก 5 วัตต์ ไปจนถึง 45 วัตต์ หากมีการเลื่อนลอยทีละน้อยถึง -0.3 dB เมื่อกำลังไฟสูงขึ้น แสดงว่าแกนเริ่มร้อนและอาจเกิดความล้มเหลวได้

การทดสอบกำลังไฟฟ้าสูงสุดต้องใช้ เครื่องกำเนิดสัญญาณแบบพัลส์ ที่สามารถให้กำลังไฟสูงสุดได้ เช่น 1 กิโลวัตต์ และออสซิลโลสโคปที่มีโพรบกำลังสูง ตั้งค่าความกว้างพัลส์ไว้ที่ 10 µs และรอบการทำงาน (duty cycle) 1% (PRF: 1 kHz) ปล่อยสัญญาณนี้เข้าไปที่พอร์ต INPUT ใช้ออสซิลโลสโคปตรวจสอบรูปคลื่นที่พอร์ต COUPLED สิ่งที่คุณมองหาคือ ประกายไฟหรือความผิดเพี้ยน หากพัลส์ 10 µs ที่แสดงบนสโคปมีความสะอาดและเหมือนต้นฉบับ แสดงว่าอุปกรณ์สามารถรับแรงดันไฟฟ้าสูงสุดได้ หากพัลส์บิดเบี้ยวพร้อมกับมีสัญญาณรบกวน (ringing) 3 dB แสดงว่ามีปัญหาด้านอิมพีแดนซ์ภายใต้แรงดันไฟฟ้าสูง

หากมี จุดร้อน (hotspot) เกิน 95°C บนตัวเคส แสดงว่าการถ่ายเทความร้อนภายในไม่ดี ซึ่งจะทำให้อายุการใช้งานของส่วนประกอบสั้นลงจาก 10 ปี เหลือไม่ถึง 2 ปี หลังจากทดสอบที่ 45 วัตต์ ครบหนึ่งชั่วโมง ให้รีบวัดความต้านทานกระแสตรง (DC resistance) ของสายส่งผ่านพอร์ต INPUT และ OUTPUT ทันที หากความต้านทานเปลี่ยนไปอย่างมีนัยสำคัญ (มากกว่า 5%) แสดงว่าเกิดความเสียหายภายในจากความร้อนสูงเกินไป