หลวงพ่อพระพุทธโสธร
www.one-2-win.com
 
ระบบวิทยุ
 

ระบบวิทยุ

         ปี พ.ศ.2431 Heinrich Rundolf Hertz คนเยอรมัน ประสบความสำเร็จในการส่งคลื่นวิทยุเป็นครั้งแรก โดยส่งจากห้องหนึ่งไปอีกห้องหนึ่ง และรับสัญญาณเสียงในระยะทางไกลด้วยเครื่องรับวิทยุ 6 ปีต่อมา นักวิทยาศาสตร์จำนวนมากทราบข่าวนี้ ได้พัฒนาปรับปรุงกระทั่งสู่ระบบโทรเลขไร้สาย ซึ่งเป็นระบบวิทยุที่สามารถใช้งานได้จริง เป็นระบบแรก ซึ่งถูกประดิษฐ์ขึ้นโดยคนอิตาลี่ Guglielmo Marcony ในปี พ.ศ.2438 เป็นระบบที่สามารถรับส่งข่าวสารได้ไกล หลายกิโลเมตร แบบไม่ต้องใช้สาย (ไร้สาย) ต่อมาในปี พ.ศ.2444 สามารถส่งข้ามมหาสมุทรแอนแลนติกได้

         สามารถสร้างระบบวิทยุอย่างง่ายดังแสดงในบล็อกไดอะแกรมรูปที่ 1.1 แม้จะมีปัญหามาก แต่ก็เป็นระบบเริ่มต้นที่ดีในการเรียนรู้ ประกอบด้วยไมโครโฟน เป็นตัวแปรสัญญาณเคลื่นเสียง เป็นพลังงานไฟฟ้า ตัวอย่างไมโครโฟนดังรูปที่ 1.2 ประกอบด้วยแผ่นพลาสติกบาง ๆ ติดอยู่กับขดลวด อยู่ในสนามแม่เหล็กถาวร เมื่อเสียงกระทบแผ่นพลาสติก จะเกิดการสั่น ทำให้ขดลวดเคลื่อนที่ไปมา ในสนามแม่เหล็กถาวร ได้พลังงานไฟฟ้า ที่เหมือนกับคลื่นเสียง เป็นสัญญาณข่าวสาร
 
 
รูปที่ 1.1 บล็อกไดอะแกรมระบบวิทยุ
 
 
รูปที่ 1.2 ลักษณะของไดนามิคไมโครโฟน
 
         แรงดันที่ได้จากไมโครโฟนมีค่าน้อยมาก ประมาณ 10 มิลลิโวลต์ ที่กำลัง 40 ไมโครวัตต์ จึงต้องมีการขยายสัญญาณ ให้มีความแรงเพิ่มขึ้น แล้วจึงส่งไปยังภาคขยายกำลัง (Power Amplifier) ภาคขยายกำลังสุดท้ายค่ากำลังส่งออก ขึ้นอยู่กับลักษณะการใช้งาน หรือ ระยะทาง ระดับกำลังมีตั้งแต่ไม่กี่มิลลิวัตต์ เช่น วิทยุรับส่งมือถือ ไปถึงหลายพันวัตต์ เช่น ทางการ ทหาร และการแพร่กระจายสัญญาณการสื่อสาร
         สายอากาศส่ง ทำหน้าที่ แพร่กระจายพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้า หรือคลื่นวิทยุ ซึ่งประกอบด้วย สนามไฟฟ้า และ สนามแม่เหล็ก แพร่กระจายตั้งฉากกันออกไปจากสายอากาศ ที่ความเร็วระดับความเร็วแสง ประมาณ 186,000 ไมล์ต่อวินาที หรือ เท่ากับ เมตร/วินาที โดยแพร่กระจายออกไปคล้ายการขยายตัวของลูกโป่ง เดินทางถึงสายอากาศของเครื่องรับ ด้วยพลังงานที่น้อยมาก เครื่องรับจะรับพลังงานจากสายอากาศประมาณ 1 พิโกวัตต์
         สายอากาศของเครื่องรับ รับสัญญาณมีค่าเพียงไม่กี่ไมโครโวลต์ จึงจำเป็นต้องมีการขยายสัญญาณให้แรงขึ้น เพื่อให้เพียงพอต่อการนำไปใช้งานได้ แล้วส่งให้ภาคขยายเสียงเพื่อขยายสัญญาณให้มีความแรงเพียงพอในการขับลำโพง ให้ลำโพงทำหน้าที่เปลี่ยนพลังงานไฟฟ้า ไปเป็นคลื่นเสียง ลักษณะของลำโพง (Speaker) แสดงในรูปที่ 1.3
 
 
รูปที่ 1.3 ลักษณะของลำโพง
 

      1.สายอากาศในการส่งวิทยุ

         การเพิ่มประสิทธิภาพสายอากาศส่งคลื่นวิทยุ ต้องมีความยาวอย่างน้อย หนึ่งในสี่ ของความยาวคลื่น มีหน่วยเป็น เมตร ดังรูปที่ 1.4 แสดงคลื่นวิทยุเดินทางในอวกาศว่าง สามารถคำนวณหาค่าความยาวคลื่น ตามสูตรมาตรฐาน คือ

D = RT

         โดย     D = ระยะทางที่คลื่นวิทยุเดินทาง หน่วยเป็น เมตร

                    R = ความเร็วของคลื่นวิทยุ        หน่วยเป็น เมตรต่อวินาที
                    T = เวลา                              หน่วยเป็น วินาที
 
         คลื่นวิทยุเคลื่อนที่ด้วยความเร็วเหมือนความเร็วของแสง โดยกำหนดให้ V = ความเร็วของคลื่นวิทยุ และ F = 1 / T
         ระยะทางของความยาวคลื่นแทนด้วยสัญลักษณ์ แลมด้า จะได้สมการ
 
 
 
 
รูปที่ 1.4 ลักษณะคลื่นวิทยุเดินทางในอวกาศว่าง
 
         ความถี่เสียงที่เราได้ยิน คือ 20 Hz ถึง 20,000 Hz ค่าเฉลี่ยประมาณ 1,000 Hz หรือ 1 KHz ซึ่งมีความยาวคลื่น 300 กิโลเมตร เป็นระยะทางที่ยาวมาก ความยาว 1 ใน 4 ของความยาวคลื่น คือ 75 กิโลเมตร ก็ยังมีความยาวมาก ไม่สามารถ สร้างสายอากาศได้ สังเกตุจากสมการความยาวคลื่น ถ้าเรายิ่งเพิ่มค่าความถี่ให้มากขึ้น ความยาวคลื่นที่ได้จะยิ่งมีค่า ลดลง ตัวอย่าง เช่น ความถี่วิทยุเคลื่อนที่ระบบ FM 150 MHz มีความยาวคลื่น 2 เมตร ค่า 1/4 ของความยาวคลื่น คือ 0.5 เมตร สามารถ สร้างสายอากาศได้ง่าย
 

      2.การผสมสัญญาณ Modulation

         คลื่นเสียงมีความถี่ต่ำเดินทางได้ไม่ไกล แต่คลื่นวิทยุเดินทางได้ไกล และรวดเร็วมาก ถ้าต้องการให้คลื่นเสียง หรือ ข้อมูล ข่าวสาร เดินทางไปได้ไกล ต้องมี พาหะ (Carrier) เพื่อพาคลื่นเสียงไป ทำให้คลื่นเสียงเดินทางไปได้ไกล ตามคุณสมบัติคลื่นพาหะ และย่านของคลื่นวิทยุ การผสมคลื่นในย่านวิทยุกระจายเสียง มี 3 แบบ คือ

         2.1 การผสมคลื่นทางความสูง Amplitude Modulation (AM)
         2.2 การผสมคลื่นทางความถี่ Frequency Modulation (FM)
         2.3 การผสมคลื่นทางเฟส Phase Modulation (PM)
 
         สเปกตรัมความถี่วิทยุ แบ่งออกเป็นแถบความถี่ ดังตารางที่ 1.1
 
แถบความถี่
พิสัยความถี่
พิสัยความยาวคลื่น
การนำไปใช้งาน
LF
30 - 300 KHz
10 km - 1 km
การสื่อสารใต้ดิน, การนำทางเครื่องบิน
MF
300 - 3000 KHz
1000 m - 100 m
การแพร่สัญญาณเอเอ็ม, วิทยุสมัครเล่น, ทางการทหาร
HF
3 - 30 MHz
100 m - 10 m
การแพร่สัญญาณคลื่นสั้น (SW), วิทยุสมัครเล่น, ทางการทหาร, การสื่อสารระยะทางไกลเพื่อการค้า; แถบความถี่ CB ที่ 27 MHz
VHF
30 - 300 MHz
10 m - 1 m
การแพร่สัญญาณโทรทัศน์และเอฟเอ็ม; วิทยุสมัครเล่นท้องถิ่น, ระบบความปลอดภัย, ทางการค้า และการสื่อสารเกี่ยวกับความปลอดภัยสาธารณะ
UHF
300 MHz - 3 GHz
1 m - 10 cm
การแพร่สัญญาณโทรทัศน์ UHF; ความปลอดภัยสาธารณะ, วิทยุสมัครเล่นทางการค้า, การสื่อสารผ่านดาวเทียม; โทรศัพท์เคลื่อนที่แบบรังผึ้ง 800 MHz
SHF
3 - 30 GHz
10 cm - 1 cm
แถบความถี่ไมโครเวฟ, การสื่อสารผ่านดาวเทียม, การวัดระยะทางและความเร็วด้วยเรดาร์
EHF
30 - 300 GHz
1 cm - 10 mm
ความถี่วิทยุสูงสุด, เรดาร์ความละเอียดสูง, แบบวิธีการสื่อสารดาวเทียมและการทดลอง
ตารางที่ 1.1 แสดงแถบความถี่และการใช้งาน
 
 
แบบฝึกหัด
 
1. ให้นักศึกษาวาดแผนภาพบล็อกไดอะแกรมของเครื่องส่งวิทยุที่ใช้งานได้จริง และอธิบายการทำงาน
2. ให้นักศึกษาวาดแผนภาพบล็อกไดอะแกรมของเครื่องรับวิทยุที่ใช้งานได้จริง และอธิบายการทำงาน
3. การผสมคลื่นหมายถึงอะไร แบ่งได้กี่วิธี และอธิบายแต่ละวิธีมีหลักการอย่างไร (เขียนภาพประกอบการอธิบายด้วย)
4. ภาคกำเนิดสัญญาณในเครื่องส่งวิทยุมีหน้าที่อะไร
5. การเปลี่ยนความถี่ มีผลต่อความยาวคลื่นอย่างไร อธิบายพร้อมยกตัวอย่างการคำนวณด้วย
 
 
 
ไปหน้าสารบัญเทคนิครับส่งวิทยุ
 
Copyright © 2007-2012 one-2-win.com วัน-ทู-วิน ดอท คอม All rights reserved.
โทร 083-073-2292 
www.one-2-win.com