เนื้อหาบทที่ 1 คลื่นวิทยุและความถี่ใช้งานในการรับ

หนว่ ยท่ี 1 เร่ือง คล่นื วทิ ยแุ ละความถใี่ ช้งานในการรับ-ส่งวทิ ยุ ผูส้ อน ครปู ัทมาพร อุทาจันทร์

คลื่นวทิ ยแุ ละความถ่ีใช้งานในการรับ-ส่งวทิ ยุ 1.1 คลืน่ เสยี งและคล่นื วิทยุ คลื่น (Wave) หรือสญั ญาณ (Signal) ทางไฟฟ้า ที่ถกู นามาใชง้ านทางดา้ นสื่อสารและโทรคมนาคม เป็นส่ิงท่ีมี บทบาทและมีความสาคญั ต่อการใชง้ านมาก เพราะในระบบส่ือสารและโทรคมนาคมแบบไร้สาย จาเป็ นตอ้ งใช้สัญญาณ หรือคลื่นเหล่าน้ีในการทางาน ท้งั เป็นสัญญาณขอ้ มูลขา่ วสาร และเป็นพาหะนาขอ้ มูลขา่ วสารต่างๆ จากตน้ ทางไปปลายทาง คล่ืนทางไฟฟ้าท่ีสาคญั แบ่งออกเป็ น 2 ชนิด คือ คลื่นเสียง (Audio Wave ; AF) และคลื่นวิทยุ (Radio Wave ; RF) คลื่นท้งั สองชนิดมีความแตกต่างกนั ในช่วงความถ่ีคลื่นที่กาเนิดข้ึนมา โดยคลื่นเสียง (AF) มีความถี่ต่า และคลื่นวิทยุ (RF) มี ความถ่ีสูง คณุ สมบตั ิและรายละเอียดของคลื่นแต่ละชนิดแตกต่างกนั ไป 1.1.1 คลื่นเสียง คลื่นเสียง (AF) เป็นคลื่นที่มีความถี่ต่าอยใู่ นยา่ นความถี่ประมาณ 20 ถึง 20 kHz คลื่นเสียงเป็นคล่ืนท่ีหู คนทุกคนรับฟังได้ ใชเ้ ป็นคลื่นสญั ญาณในการสื่อสารขอ้ มลู ข่าวสารถึงกนั คล่ืนเสียงสามารถกาเนิดข้ึนมาไดจ้ ากการเปล่งเสียง ของคน สัตว์ และสิ่งมีชีวิตต่างๆ หรืออาจกาเนิดข้ึนมาไดจ้ ากเครื่องกาเนิดสัญญาณเสียงต่างๆ เน่ืองจากคล่ืนเสียงมีความถี่ต่า เดินทางไปไดไ้ มไ่ กล เกิดการจางหายของคล่ืนไดง้ า่ ย คลื่นเสียงที่หูคนสามารถไดย้ นิ เกิดจากการสัน่ สะเทือนของอากาศโดยรอบ เคลื่อนที่ไปกระทบเยื่อแกว้ หูคนฟังให้ส่นั สะเทือนตาม ทาใหไ้ ดย้ นิ เสียงที่ส่งมา ลกั ษณะคลื่นเสียงในรูปคลื่นไฟฟ้า แสดงดงั รูปที่ 1.1 E 0t รูปท่ี 1.1 คลื่นเสียงในรูปคลื่นไฟฟ้า คล่ืนเสียงท่ีหูคนไดย้ ินจะมีระดบั ความถี่ของเสียงแตกต่างกนั แบ่งออกเป็นช่วงความถี่เสียงได้ 3 ช่วง คือ ช่วงเสียง ทุ้มมีความถ่ีต่า (Low Frequency) มีความถ่ีประมาณ 20 Hz ถึง 500 Hz ช่วงเสียงกลางมีความถ่ีปานกลาง (Middle Frequency) มีความถี่ประมาณ 500 Hz ถึง 5 kHz และช่วงเสียงแหลมมีความถี่สูง (High Frequency) มีความถี่ ประมาณ 5 kHz ถึง 20 kHz คล่ืนเสียงมีความถ่ีต่าจึงเดินทางไปไดไ้ ม่ไกล การเดินทางจะไปไดไ้ กลแค่ไหนข้นึ อยกู่ บั ความ แรงหรือความเขม้ ของคลื่นเสียงท่ีส่งออกมา คลื่นเสียงมีความแรงน้อยจะเดินทางไปไดใ้ กล้ คล่ืนเสียงมีความแรงมากจะ เดินทางไปไดไ้ กลมากข้ึน 1.1.2 คล่ืนวทิ ยุ คล่ืนวิทยุ (RF) เป็ นคล่ืนที่มีความถ่ีสูงมากมีย่านความถ่ีประมาณ 20 kHz (20,000 Hz) ถึง 300 GHz (300,000,000,000 Hz) เป็นความถี่ในย่านท่ีคนไม่สามารถรับฟังได้ หรือไม่ไดย้ ิน เสียง คล่ืนวิทยสุ ามารถเดินทางไปไดไ้ กล แสนไกล ดว้ ยความเร็วเทา่ กบั คลื่นแสง มีความเร็ว 3 x 108m/s เพราะดว้ ยคลื่นวิทยุแสดงค่าอยใู่ นรูปของคลื่นแม่เหลก็ ไฟฟ้า (Electromagnetic Wave) สามารถเดินทางผ่านไปได้ทุกหนทุกแห่งโดยไม่ต้องอาศยั ตัวกลางนาคลื่นไป แม้ใน

สุญญากาศคล่ืนวิทยุก็สามารถเดินทางไปได้ ทาให้คลื่นวิทยุสามารถเดินทางไปในอวกาศได้ ความถ่ีของคลื่นวิทยุมี ความสัมพนั ธ์กบั ความเร็ว (Velocity) ในการเคล่ือนท่ีของคลื่น และความยาวคล่ืน (Wavelength) ความสัมพนั ธ์ ดงั กล่าวเขยี นเป็นสมการไดด้ งั น้ี v .....(1-1) ตอบ f=λ เม่ือ f = ความถ่ีคล่ืนวิทยุ หน่วย Hz v = ความเร็วในการเคล่ือนทขี่ องคล่ืนวทิ ยุ = 3 x 108 m/s  (แรมดา) = ความยาวคล่ืน หน่วย m ตัวอย่างที่ 1.1 จงหาค่าความยาวคล่ืนวิทยทุ ่ีมีความถ่ี 1 MHz เคล่ือนที่ไปในสุญญากาศ วธิ ีทา จากสูตร f v หรือ  =λ เม่ือ  = ? v =f แทนค่า f = 1 MHz = 300 m v = 3 x 108 m/s  3 108m / s  = 1106Hz ความยาวคล่ืนวทิ ยุ = 300 m ตัวอย่างท่ี 1.2 จงหาค่าความถ่ีคลน่ื วทิ ยเุ ม่ือวดั ความยาวคล่ืนได้ 100 m เคล่ือนที่ไปในอากาศ วธิ ีทา จากสูตร f v เมื่อ f = ? =λ  = 100 m v = 3 x 108 m/s 3 108m / s แทนคา่ f = 100 m = 3,000,000 Hz  ความถ่ีคล่ืนวทิ ยุ = 3 MHz ตอบ คลื่นวิทยุท่ีอยู่ในรูปคล่ืนแม่เหล็กไฟฟ้า เป็ นคล่ืนท่ีถูกกาเนิดข้ึนมาจากอุปกรณ์กาเนิดคล่ืนหลายชนิด เช่น กาเนิดข้ึนไดจ้ ากสายอากาศ (Antenna) ของเครื่องส่งวิทยุ เมื่อมีแรงดนั ไฟฟ้ากระแสสลบั ป้อนมาจากเคร่ืองส่งวิทยไุ ปให้ สายอากาศ แรงดนั ไฟฟ้ากระแสสลบั จะถกู เปลี่ยน ไปเป็นสนามไฟฟ้า (Electric Field) และเมื่อมีกระแสไฟฟ้ากระแสสลบั ป้อนจากเครื่องส่งวิทยุไปให้สายอากาศ กระแสไฟฟ้ากระแสสลบั จะถูกเปล่ียนไปเป็ นสนามแม่เหล็ก (Magnetic Field)

()สนามท้งั สองค่าถูกแพร่กระจายออกไปรอบสายอากาศในรูปของสนามแม่เหล็กไฟฟ้า (Electromagnetic Field) และ เคล่ือนท่ีเดินทางออกไปในรูปคลื่นแมเ่ หลก็ ไฟฟ้า ลกั ษณะคลื่นวิทยุในรูปคลื่นไฟฟ้า แสดงดงั รูปท่ี 1.2 () E ) 0t ) รูปที่ 1.2 คลื่นวทิ ยใุ นรูปคล่ืนไฟฟ้า ( (1.2 แถบคล่นื แม่เหล็กไฟฟ้า คลื่นแม่เหลก็ ไฟฟ้าถูกคน้ พบมามากกว่า 100 ปี แลว้ ไดม้ ีการศึกษาคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าเพื่อนามาใชป้ ระโยชน์ จน ทราบว่าคล่ืนแม่เหล็กไฟฟ้ามีหลายความถี่ และหลายความยาวคล่ืน โดยมีความถ่ีและความยาวคลื่นต่อเน่ืองกนั ไป แต่ เคลื่อนท่ีดว้ ยความเร็วที่เท่ากนั ดว้ ยความเร็วเท่ากบั คล่ืนแสง เมื่อนาคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้ามาจดั เรียงเป็ นลาดบั กนั ไปตาม ความถ่ีและความยาวคล่ืน จะเรียกคลื่นแม่เหลก็ ไฟฟ้าเหล่าน้ีว่าแถบคล่ืนแม่เหล็กไฟฟ้า (Electromagnetic Spectrum) โดยแถบคลื่นแมเ่ หลก็ ไฟฟ้ามีชื่อเรียกใชง้ านแตกต่างกนั แถบคลื่นแมเ่ หลก็ ไฟฟ้า แสดงดงั รูปที่ 1.3 รูปที่ 1.3 แถบคล่ืนแมเ่ หลก็ ไฟฟ้า

จากรูปท่ี 1.3 แสดงแถบคลื่นแม่เหลก็ ไฟฟ้าเรียงลาดบั ตามความถี่และความยาวคล่ืนจากค่าต่าไปหาค่าสูง แสดงค่าความถี่ ไวต้ ้งั แต่ 100 kHz (105 Hz) ถึง 1021 Hz เป็นแถบคลื่นแม่เหลก็ ไฟฟ้าประกอบดว้ ยคลื่นในช่ือเรียกคล่ืน คุณสมบตั ิของคล่ืน และการนาไปใชป้ ระโยชนท์ ่ีแตกต่างกนั ไป 1. แถบคลื่นวิทยุ (Radio Spectrum) ช่วงความถ่ีประมาณ 20 kHz ถึง 300 GHz เป็ นแถบคล่ืนความถ่ีที่มี บทบาทสาคัญในระบบสื่อสารโทรคมนาคมมาก เพราะคลื่นสามารถเดินทางไปไดใ้ นระยะไกล ถูกนาไปใช้งานใน ระบบส่ือสารโทรคมนาคมหลายชนิด เช่น วิทยุกระจายเสียงระบบ AM (Amplitude Moderation) ระบบ FM (Frequency Modulation) โทรทศั น์ วิทยุส่ือสาร วิทยุโทรศพั ท์ สื่อสารไมโครเวฟ สื่อสารดาวเทียม โทรทศั น์ผ่าน ดาวเทียม (Satellite Television) เรดาร์ (Radar) และระบบแลนไร้สาย (Wireless LAN) เป็ นตน้ ในแถบคลื่นวิทยุ แบ่งออกเป็นยา่ นความถ่ีวิทยไุ ดห้ ลายยา่ น มีช่ือเรียกและการนาไปใชง้ านท่ีแตกต่างกนั 2. คลื่นเทราเฮิรตซ์ (Terahertz) ช่วงความถี่ประมาณ 300 GHz ถึง 10 THz เป็นแถบคล่ืนความถี่สูงมากพเิ ศษ ใชใ้ นการสื่อสารและการประยกุ ต์ใชก้ บั งานอน่ื ๆ หลายชนิด เช่น วทิ ยสุ มคั รเลน่ การถา่ ยภาพดว้ ยคล่ืนเทราเฮิรตซ์ ใชท้ าให้ เกิดการเปล่ียนแปลงโมเลกุลที่รวดเร็ว ใชท้ าให้เกิดการควบแน่นทางฟิ สิกส์ และการควบคุมระยะไกลใชค้ ล่ืนย่อยเป็ น มิลลิเมตร เป็นตน้ แถบคล่ืนวิทยแุ ละคล่ืนเทราเฮิรตซ์มีความถ่ีที่แตกต่างกนั ถกู นาไปใชง้ านที่กวา้ งขวางและหลากหลายในระบบการ สื่อสาร คลื่นเดินทางจากแหล่งกาเนิดไปยงั จดุ หมายปลายทางมีลกั ษณะการเดินทางท่ีแตกต่างกนั ไปหลายรูปแบบ โดยคลื่นวทิ ยุ ถูกแพร่ กระจายตัวออกไปอยู่ในรู ปคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า ถูกเรี ยกว่า การแพร่ กระจายคลื่นวิทยุ (Radio Wave Propagation) 3. แสงอินฟราเรด (Infrared) หรือแสงใต้แดง ช่วงความถี่ประมาณ 1 x 1013 Hz ถึง 4 x 1014 Hz เป็นคลื่น ท่ีเกิดจากการสั่นตวั ของอะตอมในวตั ถุแต่ละโมเลกุล และจากวตั ถุชนิดต่างๆ ท่ีเกิดความร้อน ถูกนาไปใช้งานในด้าน อตุ สาหกรรม ดา้ นการแพทย์ ดา้ นการทหาร และดา้ นดาราศาสตร์ เป็นตน้ 4. แสงมองเห็นได้ (Visible Light)ช่วงความถ่ีประมาณ 4 x 1014 Hz ถึง 8 x 1014 Hz เป็นแสงทาให้ประสาทตา ของคนเกิดความรู้สึกในการมองเห็น แสงชนิดน้ีเกิดจากวตั ถุที่มีอณุ หภมู ิเปลง่ แสงออกมา เช่น ไส้หลอดไฟฟ้า ดาวฤกษ์ และ อุปกรณ์กาเนิดแสงชนิดต่างๆ ถา้ ให้แสงผ่านแท่งปริซึมแสงจะเกิดการกระจายตวั ออกเป็นแสงสีต่างๆ 7 สี ไดแ้ ก่ แดง ส้ม เหลือง เขยี ว ฟ้า น้าเงิน และมว่ ง 5. แสงอัลตราไวโอเลต(Ultraviolet)หรือแสงเหนือม่วง ช่วงความถ่ีประมาณ8 x 1014 Hz ถึง 6 x 1016 Hz เป็น แสงทาใหก้ ๊าซแตกตวั ได้ ส่วนมากแสงอลั ตราไวโอเลตได้จากการแผร่ ังสีความร้อนของดวงอาทิตย์ แสงชนิดน้ีสามารถฆา่ เช้ือแบคทีเรียบางชนิดได้ ใชส้ าหรับการสื่อสารพเิ ศษบางชนิดได้ 6. รังสีเอกซ์ (X – Rays) ช่วงความถ่ีประมาณ 6 x 1016 Hz ถึง 8 x 1019 Hz เป็นรังสีที่มีอานาจทะลุทะลวง สูง สามารถทะลุผ่านส่ิงกีดขวางหนาๆ ได้ ทาให้เกิดรอยดาบนแผ่นฟิ ล์มถ่ายรูป ถูกนาไปใช้งานหลายด้าน เช่น ด้าน อุตสาหกรรม ดา้ นการแพทย์ ดา้ นการรักษาความปลอดภยั การใชร้ ังสีเอกซ์ตอ้ งใช่ดว้ ยความระมดั ระวงั เพราะเป็นอนั ตราย ต่อคน 7. รังสีแกรมมา (Gamma Rays) ช่วงความถี่ประมาณ 8 x 1019 Hz ถึง 1 x 1021 Hz เป็นรังสีที่คาบเกี่ยวกบั รังสีเอกซ์ มีอานาจทะลผุ า่ นสิ่งกีดขวางไดส้ ูงกว่ารังสีเอกซ์ ทาใหก้ า๊ ซแตกตวั เป็นอิออนได้ รังสีแกรมมาเกิดจากการสลายตวั ของนิวเคลียสของธาตกุ มั มนั ตรังสี และมีปะปนอยกู่ บั รังสีที่แผม่ าจากนอกโลก

8. รังสีคอสมิก (Cosmic Rays) ช่วงความถ่ีประมาณ 1 x 1021 Hz ถึง 1 x 1022 Hz เป็นรังสีที่มีความถี่สูง กว่ารังสีแกรมมา คาบเก่ียวกบั รังสีแกรมมา มีอานาจทะลุทะลวงสูงมาก ในแท่งแกว้ แข็งทะลุผา่ นไดถ้ ึง 46 ซม. หรือในน้า ทะลผุ า่ นไดถ้ ึง 61 ม. แหล่งกาเนิดรังสีคอสมิกมาจากนอกโลก อยรู่ ะหวา่ งกลุ่มดาวในอวกาศ 1.3 การแพร่กระจายคล่นื วทิ ยุ คล่ืนวิทยุเป็ นคล่ืนแม่เหล็กไฟฟ้า มีคุณสมบตั ิที่สามารถเดินทางไปได้ไกลในทุกหนทุกแห่งโดยไม่ตอ้ งอาศยั ตวั กลางนาคล่ืนไป แมใ้ นสุญญากาศคลื่นวทิ ยกุ ็สามารถเดินทางไปได้ ทาให้คล่ืนวิทยสุ ามารถเดินทางไปในอวกาศที่อยนู่ อก โลกได้ การเดินทางของคลื่นวิทยจุ ะใชว้ ิธีการแพร่กระจายคลื่นวิทยทุ ี่อยใู่ นรูปของคลื่นแมเ่ หล็กไฟฟ้าออกไปดว้ ยสายอากาศ จึงมกั เรียกวิธีการแพร่กระจายคลื่นแบบน้ีว่า การสื่อสารไร้สาย (Wireless Communication) หรือการสื่อสารดว้ ยวิทยุ (Radio Communication) เรียกส้ันๆ ว่า วิทยุ (Radio) โดยใชค้ ล่ืนวิทยุความถ่ีสูงเป็นคล่ืนนาสัญญาณขอ้ มูลข่าวสาร (Information) ไป หลกั การส่ือสารดว้ ยคลื่นวทิ ยุ แสดงดงั รูปที่ 1.4 รูปที่ 1.4 หลกั การส่ือสารดว้ ยคล่ืนวิทยุ จากรูปท่ี 1.4 แสดงหลกั การสื่อสารดว้ ยคล่ืนวิทยุ ระบบการส่ือสารดว้ ยคลื่นวทิ ยจุ ะประกอบ ดว้ ยส่วนประกอบหลกั ท่ี สาคญั 3 ส่วน ไดแ้ ก่ ส่วนแรก เคร่ืองส่งวิทยุ (Transmitter) ทาหน้าท่ีส่งคลื่นวิทยทุ ี่ผสมดว้ ยสัญญาณขอ้ มูลขา่ วสารตา่ งๆ แพร่กระจายออกไปดว้ ยสายอากาศส่ง ส่วนท่ีสอง คลื่นพาห์ (Carrier) เป็นคลื่นวทิ ยคุ วามถี่สูงในยา่ นท่ีกาหนดใชง้ าน ทา หน้าที่นาสัญญาณขอ้ มูลข่าวสารเดินทางห่างออกไปจากเคร่ืองส่งวิทยุ โดยการแพร่กระจายคล่ืนวิทยุออกไปในรูป คล่ืน แม่เหล็กไฟฟ้า และส่วนท่ีสาม เครื่องรับวิทยุ (Receiver) ทาหนา้ ท่ีรับคลื่นวิทยทุ ี่อยใู่ นรูป คล่ืนแม่เหล็กไฟฟ้าเขา้ มาดว้ ย สายอากาศรับ มาแปลงกลบั เป็นสัญญาณขอ้ มูลขา่ วสาร การเดินทางของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าจะตอ้ งเดินทางผ่านไปในตวั กลางต่างๆ เช่น อากาศที่ห่อหุ้มโลก และ สุญญากาศที่อยนู่ อกโลก เป็นตน้ ดว้ ยความเร็วเท่ากบั คล่ืนแสงเดินทาง คือ 3 x 108 m/s พาหะที่อยใู่ นรูปคล่ืนแมเ่ หลก็ ไฟฟ้า มีการเดินทางออกจากสายอากาศเครื่องส่งวิทยุ ไปในตวั กลางดว้ ยคุณสมบตั ิการเดินทางของคล่ืนวิทยแุ ตกต่างกนั ไป ท้งั ยา่ น ความถี่วิทยุท่ีใช้งาน ลกั ษณะการเดินทาง และระยะทางของการรับ - ส่งคล่ืนวิทยุ สามารถแบ่งลกั ษณะการแพร่กระจาย คล่ืนวิทยอุ อกไดเ้ ป็น 4 แบบ ดงั น้ี 1.3.1 คล่ืนดิน (Ground Wave) คล่ืนดิน หรือคล่ืนพ้ืนดิน (Surface Wave) เป็นคลื่นท่ีถกู แพร่กระจายออกไปตามระดบั พ้ืนผิวโลก โดย อาศยั พ้ืนดินเป็นสื่อ ความแรงของสัญญาณคล่ืนจะลดลงเม่ือระยะทางเพ่มิ ข้นึ เพราะคา่ ความตา้ นทานของพ้ืนดินเพ่ิมข้ึน แตใ่ น

บริเวณท่ีพ้นื ดินมีความช้ืนหรือเป็นพ้ืนน้าคล่ืนดินก็สามารถแพร่กระจายคลื่นไดไ้ กลมากข้ึน การแพร่กระจายคล่ืนวิทยุแบบ น้ีเกิดข้นึ ในความถี่ยา่ น VLF, LF และ MF ความถ่ีของคล่ืนยง่ิ สูงข้นึ ระยะทางในการเดินทางของคล่ืนยิ่งส้ันลง และกาลงั ส่งในการออกอากาศของเครื่องส่งวิทยุก็มีผลตอ่ การทาใหค้ ลื่นเดินทางไดใ้ กลห้ รือไกล การแพร่กระจายคล่ืนวิทยปุ ระเภทน้ี ได้แก่ ระบบวิทยุกระจายเสียง AM ในย่านคลื่นยาว (Long Wave ; LW) และย่านคลื่นปานกลาง (Medium Wave ; MW) การแพร่กระจายคล่ืนวิทยุแบบคลื่นดิน แสดงดงั รูปท่ี 1.5 รูปที่ 1.5 การแพร่กระจายคล่ืนวทิ ยแุ บบคล่ืนดิน 1.3.2 คลื่นฟ้า (Sky Wave) คลื่นฟ้า เป็ นคล่ืนที่ถูกแพร่กระจายออกไป โดยเคล่ือนที่ข้ึนสู่ช้ันบรรยากาศช้ันไอโอโนสเฟี ยร์ (Ionosphere) ในระดบั ความสูงที่เหมาะสมกบั ย่านความถี่ที่ส่ง คล่ืนวิทยุจะเกิดการหักเหกลบั ลงมายงั พ้ืนโลกไปยงั ตาแหน่งเคร่ืองรับท่ีกาหนดไว้ ทาให้ระยะทางในการส่ือสารไกลมากข้ึน ระยะทางในการเดินทางข้นึ อยกู่ บั มุมในการส่งคลื่น ข้ึนไป ความถี่ที่ใชง้ าน และกาลงั ไฟฟ้าของเครื่องส่ง การแพร่กระจายคลื่นวิทยุแบบน้ีเกิดข้นึ ในความถี่ยา่ น HF คล่ืนวิทยุ ในย่านน้ีแพร่กระจายดว้ ยคล่ืนดินจะเดินทางไปไดใ้ กล้ จึงนิยมใช้การแพร่กระจายดว้ ยคล่ืนฟ้า เคล่ือนท่ีสูงข้ึนไปยงั ช้นั บรรยากาศช้นั ไอโอโนสเฟี ยร์ และค่อยๆ หักเหกลบั มายงั พ้ืนโลก เม่ือคล่ืนวิทยุกระทบผิวโลกหากยงั มีกาลงั มากพอก็จะ สามารถสะทอ้ นผวิ โลกกลบั ข้ึนไปบนช้นั บรรยากาศช้นั ไอโอโนสเฟี ยร์ไดอ้ ีกคร้ัง สภาวะการสะทอ้ นดงั กล่าวน้ีทาให้คลื่นฟ้า เดินทางไปไดไ้ กลมากข้ึน หากกาลงั ส่งของเครื่องส่งมากพอ คล่ืนวิทยุเมื่อกระทบผิวโลก หรือกระทบช้นั บรรยากาศไอโอโนส เฟี ยร์แลว้ คลื่นวิทยนุ ้ียงั สามารถสะทอ้ นไดห้ ลายคร้ัง การแพร่กระจายคลื่นวทิ ยปุ ระเภทน้ี ไดแ้ ก่ ระบบวทิ ยกุ ระจายเสียง AM ในยา่ นคลื่นส้ัน (Short Wave ; SW) และวิทยสุ ื่อสารในระบบแบนด์ดา้ นขา้ งซีกเดียว (Single Sideband ; SSB) การ แพร่กระจายคลื่นวิทยแุ บบคล่ืนฟ้า แสดงดงั รูปที่ 1.6 รูปท่ี 1.6 การแพร่กระจายคลื่นวทิ ยแุ บบคล่ืนฟ้า 1.3.3 คลื่นโทรโพสเฟี ยริก (Tropospheric Wave) คล่ืนโทรโพสเฟี ยริก เป็ นคล่ืนที่แพร่กระจายออกไปโดยการเคล่ือนที่เป็ นเส้นโคง้ เล็กน้อย ไปตามช้ัน บรรยากาศช้นั โทรโพสเฟี ยร์ (Troposphere) และค่อยๆ หักเหกลบั ลงมายงั พ้ืนโลก การแพร่กระจายคล่ืนวิทยแุ บบน้ี เกิด

จากการใช้คลื่นวิทยุท่ีมีความถี่สูงมากข้ึนอยู่ในย่าน VHF และ UHF ตอนต้น คล่ืนวิทยุในย่านน้ีเดินทางออกจาก สายอากาศเคร่ืองส่งออกไปเป็นเส้นโคง้ เล็กน้อยเกือบเป็นเส้นตรง ทาให้เกิดอุปสรรคเกี่ยวกบั ระยะทางการติดต่อสื่อสาร เพราะคลื่นไม่สามารถผา่ นสิ่งกีดขวางท่ีเป็นภูเขา สิ่งก่อสร้าง และการกาบงั ของส่วนโคง้ โลกได้ การใชง้ านในการแพร่กระจาย คลื่นวิทยุแบบน้ี เช่น วิทยโุ ทรศพั ท์ โทรทศั น์ วิทยุกระจายเสียงในระบบ FM และระบบ FM สเตริโอมลั ติเพลกซ์ (FM Stereo Multiplex) เป็นตน้ การแพร่กระจายคล่ืนวิทยแุ บบคล่ืนโทรโพสเฟี ยริก แสดงดงั รูปที่ 1.7 รูปที่ 1.7 การแพร่กระจายคล่ืนวทิ ยแุ บบคลื่นโทรโพสเฟี ยริก 1.3.4 คลื่นตรง (Direct Wave) คล่ืนตรง หรือคลื่นระดบั สายตา (Line of Sight Wave) เป็นคลื่นที่แพร่กระจายออกไปเป็นเสน้ ตรง คลา้ ยการแพร่กระจายของคลื่นแสง หรือท่ีเรียกว่าตามแนวเส้นระดบั สายตา โดยเส้นทางที่คล่ืนวิทยเุ ดินทางไปจะตอ้ งไมม่ ี สิ่งกีดขวางมาขวางก้นั เพราะคล่ืนวิทยุไม่สามารถเดินทางทะลุผ่านไปได้ คล่ืนวิทยุประเภทน้ีสามารถเดินทางไปไดร้ ะยะ ทางไกลมาก และสามารถทะลุผา่ นช้นั บรรยากาศที่ห่อหุม้ โลกไปสู่อวกาศได้ การแพร่กระจายคลื่นวทิ ยแุ บบน้ีใชใ้ นความถ่ี ยา่ น UHF, SHF และ EHF การใชง้ านในการแพร่กระจายคล่ืนวิทยุแบบน้ี เช่น ส่ือสารไมโครเวฟ ส่ือสารผา่ นดาวเทียม และโทรทศั น์ผา่ นดาวเทียม เป็นตน้ การแพร่กระจายคลื่นวทิ ยแุ บบคลื่นตรง แสดงดงั รูปที่ 1.8 รูปท่ี 1.8 การแพร่กระจายคลื่นวิทยแุ บบคล่ืนตรง 1.4 ย่านความถีท่ ่ใี ช้ในการรับ – ส่งวทิ ยุ จากที่ทราบแลว้ ว่าแถบคล่ืนความถี่วิทยทุ ี่มีบทบาทสาคญั ในระบบส่ือสารโทรคมนาคมมาก เพราะดว้ ยคุณสมบตั ิ ที่สาคญั ของคลื่นวิทยุ คือ สามารถเดินทางไปไดใ้ นระยะทางไกล ท้งั ในอากาศและในสุญญากาศ จึงถกู นาไปใชง้ านในงาน ระบบสื่อสารโทรคมนาคมไร้สายที่มากมายหลายชนิด หลายความถี่ และหลายรูปแบบการรับ - ส่งคล่ืน ความถ่ีวทิ ยทุ ่ีถูก นาไปใชง้ านอยใู่ นรูปแถบคล่ืนแมเ่ หลก็ ไฟฟ้า ถกู แบ่งออกเป็นยา่ นความถี่ (Frequency Range) มีมากมายหลายยา่ น ความถี่ แตล่ ะยา่ นความถ่ีถูกกาหนดช่ือเรียกไวแ้ ตกต่างกนั ไป มีคณุ สมบตั ิของการทางานแตกตา่ งกนั ตลอดจนประโยชนใ์ น การใชง้ านมีความแตกตา่ งกนั ดว้ ย ยา่ นความถ่ีวทิ ยแุ ตล่ ะยา่ นท่ีมีชื่อเรียกใชง้ านแตกต่างกนั น้นั ถูกกาหนดไวเ้ ป็นมาตรฐาน เพือ่ ใหง้ ่ายในการเลือกใชง้ านในย่านท่ีถกู ตอ้ งเหมาะสม ยา่ นความถี่วิทยุ ชื่อยา่ นความถ่ี และการประยกุ ตใ์ ชง้ านความถ่ีวทิ ยุ แสดงดงั ตารางท่ี 1.1

ตารางท่ี 1.1 ยา่ นความถี่วทิ ยุ ช่ือยา่ นความถ่ี และการประยกุ ตใ์ ชง้ านความถ่ีวิทยุ ย่านความถี่ ชื่อย่าน ชื่อย่อ การประยุกต์ใช้งาน 3 kHz – 30 kHz Very Low VLF คล่ืนเสียง คลนื่ นาร่องทางน้า ส่ือสารจุดต่อจดุ และสื่อสาร Frequency ใตน้ ้า 30 kHz – 300 kHz Low Frequency LF คล่ืนนาร่องทางน้า วิทยุ AM วทิ ยคุ ลื่นยาว (LW) และ คลื่นสัญญาณเวลามาตรฐาน 300 kHz – 3 MHz Medium Frequency MF วทิ ยเุ ดินเรือ สญั ญาณนาร่องเครื่องบิน และวิทยุ กระจาย เสียง AM วทิ ยคุ ล่นื ปานกลาง (MW) 3 MHz – 30 MHz High Frequency HF วิทยคุ ลื่นส้นั (SW) วิทยเุ คลื่อนท่ี และวิทยสุ มคั รเลน่ 30 MHz – 300 MHz Very High VHF วทิ ยเุ คล่ือนท่ีภาคพ้นื ดนิ วิทยกุ ระจายเสียง FM โทรทศั น์ Frequency และวทิ ยสุ มคั รเลน่ 300 MHz – 3 GHz Ultra High UHF วทิ ยโุ ทรศพั ท์ โทรทศั น์ เรดาร์ สื่อสารไมโครเวฟ และเตา Frequency อบไมโครเวฟ 3 GHz – 30 GHz Supper High SHF เรดาร์ ไมโครเวฟ ดาวเทียม โทรทศั นผ์ า่ นดาวเทียม ระบบ Frequency แลนไร้สาย และวิทยสุ มคั รเลน่ 30 GHz – 300 GHz Extremely High EHF เรดาร์ ไมโครเวฟ ดาวเทียม คน้ ควา้ ทดลองดา้ นดารา Frequency ศาสตร์ เคร่ืองสแกนใชค้ ลื่นเป็นมิลลิเมตร และวิทยุ สมคั รเลน่ 300 GHz – 3 THz Tremendously THF, การถา่ ยภาพดว้ ยคล่ืนเทราเฮิรตซ์ ใชท้ าใหเ้ กิดการ High Frequency THz เปลี่ยนแปลงโมเลกุลทร่ี วดเร็ว ใชท้ าให้เกิดการควบแน่น หรือ Terahertz ทางฟิ สิกส์ การควบคุมระยะไกลใชค้ ลื่นยอ่ ยเป็นมิลลิเมตร วทิ ยสุ มคั รเลน่ ยา่ นความถ่ีวิทยทุ ่ีแตกต่างกนั ยอ่ มส่งผลต่อความยาวคลื่นของความถ่ีแตกต่างกนั ไปดว้ ย ความยาวคล่ืนที่แตกต่างกนั มีผลต่อการเดินทางของคลื่นวิทยทุ ่ีแตกตา่ งกนั ดว้ ย รวมถึงการสร้างสายอากาศใชใ้ นการรับและส่งคล่ืนวิทยุมีความแตกต่าง กนั ไปดว้ ยเช่นเดียวกนั ยา่ นความถ่ีวิทยุ และความยาวคล่ืนวทิ ยุ แสดงดงั ตารางที่ 1.2 ตารางที่ 1.2 ยา่ นความถ่ีวทิ ยุ และความยาวคลื่นวิทยุ ชื่อย่านความถี่ ย่านความถี่ใช้งาน (F) ความยาวคล่ืน () VLF 3 kHz – 30 kHz 100 km – 10 km LF 30 kHz – 300 kHz 10 km – 1 km MF 300 kHz – 3 MHz HF 3 MHz – 30 MHz 1 km – 100 m VHF 30 MHz – 300 MHz 100 m – 10 m UHF 300 MHz – 3 GHz 10 m – 1 m 1 m – 10 cm

SHF 3 GHz – 30 GHz 10 cm – 1 cm EHF 30 GHz – 300 GHz 1 cm – 1 mm THF, THz 300 GHz – 3 THz 1 mm – 100 m ตารางที่ 1.1 และตารางที่ 1.2 เป็นตารางบอกรายละเอียดของความถี่วิทยใุ นส่วนต่างๆ ท้งั ยา่ นความถี่วิทยุใชง้ าน ช่ือย่านความถ่ีที่ใชเ้ รียก การนาไปประยุกต์ใชง้ าน และความยาวคล่ืน ความถี่วิทยุใชง้ านในย่านต่างๆ แตกต่างกนั ไป มี รายละเอยี ดดงั น้ี 1. หน่วยความถี่ มีดงั น้ี  กิโลเฮิรตซ์ (Kilohertz ; kHz) = 103 Hz  เมกะเฮิรตซ์ (Megahertz ; MHz) = 106 Hz  จิกะเฮิรตซ์ (Gigahertz ; GHz) = 109 Hz  เทระเฮิรตซ์ (Terahertz ; THz) = 1012 Hz 2. หน่วยความยาวคลื่น มีดงั น้ี  กิโลเมตร (Kilometer ; km) = 103 เมตร (Meter ; m)  เซนติเมตร (Centimeter ; cm) = 10–2 m  มิลลิเมตร (Millimeter ; mm) = 10–3 m  ไมโครเมตร (Micrometer ; m) = 10–6 m  นาโนเมตร (Nanometer ; nm) = 10–9 m  พโิ กเมตร (Picometer ; pm) = 10–12 m  เฟมโตเมตร (Femtometer ; fm) = 10–15 m 3. เครื่องรับ - ส่งวิทยุ AM เป็นเคร่ืองรับ - ส่งวทิ ยทุ ่ีนิยมใชง้ านในยา่ นความถ่ี LF, MF และ HF โดยใชช้ ่ือวิทยุ AM เหมือนกนั ถกู นาไปใชง้ านในระบบวิทยกุ ระจายเสียง แยกออกไปตามลกั ษณะคลื่นความถี่ที่นามาใชง้ าน ดงั น้ี  วทิ ยคุ ลื่นยาว (LW) ใชค้ วามถ่ีในยา่ น LF  วทิ ยคุ ลื่นปานกลาง (MW) ใชค้ วามถ่ีในยา่ น MF  วทิ ยคุ ล่ืนส้ัน (SW) ใชค้ วามถี่ในยา่ น HF 4. เครื่องรับ - ส่งวิทยุ FM เป็ นเครื่องรับ - ส่งวิทยุท่ีนิยมใช้งานในย่านความถี่ VHF ถูกนาไปใช้งานในระบบ วิทยกุ ระจายเสียง 5. เคร่ืองรับ - ส่งวิทยุ SSB เป็นเครื่องรับ - ส่งวิทยทุ ่ีนิยมใชง้ านในย่านความถี่ HF ถูกนาไปใชง้ านในระบบวิทยุ สื่อสาร 6. เครื่องรับ - ส่งวิทยโุ ทรศพั ท์ เป็นเครื่องรับ - ส่งวทิ ยทุ ี่นิยมใชง้ านในยา่ นความถี่ VHF และ UHF ถูกนาไปใชง้ าน ในระบบวทิ ยสุ ื่อสาร 7. เคร่ืองรับ - ส่งโทรทศั น์ เป็นเครื่องรับ - ส่งสัญญาณภาพและเสียงท่ีนิยมใชง้ านในยา่ นความถ่ี VHF และ UHF ถูก นาไปใชง้ านในระบบวิทยโุ ทรทศั น์ 8. เคร่ืองรับ - ส่งวทิ ยไุ มโครเวฟ และวิทยดุ าวเทียม เป็นเครื่องรับ - ส่งวิทยสุ ื่อสาร และเครื่องรับ - ส่งสญั ญาณภาพ และเสียง ที่นิยมใชง้ านในยา่ นความถี่ UHF และ SHF ถกู นาไปใชง้ านท้งั ในระบบวทิ ยสุ ่ือสาร และระบบวิทยโุ ทรทศั น์

1.5 บทสรุป คลื่นความถ่ีท่ีใชง้ านทางดา้ นไฟฟ้าท่ีสาคญั แบง่ ออกเป็น 2 ชนิด คอื คลื่นเสียงมีความถ่ีประมาณ 20 ถึง 20 kHz และ คลื่นวิทยุมีความถี่ประมาณ 20 kHz ถึง 300 GHz คลื่นท้งั สองชนิดมีความแตกต่างกนั ท้งั ช่วงความถ่ีคล่ืน คุณสมบตั ิคลื่น และ รายละเอียดคลื่น คล่ืนเสียงเป็ นคล่ืนท่ีมีความถ่ีต่าเดินทางไปไดไ้ ม่ไกล เกิดการจางหายของคลื่นไดง้ ่าย คล่ืนวิทยุสามารถ เดินทางไปไดไ้ กลดว้ ยความเร็วเท่ากบั คล่ืนแสง มีความเร็ว 3 x 108m/s เพราะคลื่นวิทยุแสดงค่าออกมาอยู่ในรูปของคล่ืน แมเ่ หลก็ ไฟฟ้า คล่ืนแมเ่ หลก็ ไฟฟ้ามีหลายความถ่ี และหลายความยาวคลื่น โดยมีความถี่และความยาวคล่ืนต่อเน่ืองกนั ไป เคลื่อนท่ี ดว้ ยความเร็วเทา่ กนั เท่ากบั ความเร็วคลื่นแสง เม่ือนาคล่ืนแม่เหลก็ ไฟฟ้ามาจดั เรียงเป็นลาดบั กนั ไปตามความถี่และความยาว คลื่น จะเรียกว่าแถบคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า แบ่งออกไดเ้ ป็ น คลื่นวิทยุ คล่ืนไมโครเวฟ แสงอินฟราเรด แสงมองเห็นได้ แสง อลั ตราไวโอเลต รังสีเอกซ์ รังสีแกรมมา และรังสีคอสมิก การเดินทางของคล่ืนวิทยุโดยการแพร่กระจายคล่ืนวิทยุอยู่ในรูปของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าออกไปดว้ ยสายอากาศ เรียกวิธีการแพร่กระจายคลื่นแบบน้ีว่า การส่ือสารไร้สาย หรือการสื่อสารดว้ ยวิทยุ เรียกส้นั ๆ วา่ วทิ ยุ โดยใชค้ ลื่นวทิ ยคุ วามถี่ สูงเป็นตวั พาสญั ญาณขอ้ มลู ข่าวสารไป คล่ืนแม่เหลก็ ไฟฟ้ามีการเดินทางออกจากสายอากาศเคร่ืองส่งวิทยุ ไปในตวั กลางดว้ ย คณุ สมบตั ิการเดินทางของคล่ืนวิทยแุ ตกตา่ งกนั ไป ท้งั ยา่ นความถ่ีวิทยทุ ่ีใชง้ าน ลกั ษณะการเดินทาง และระยะทางของการรับ - ส่ง คลื่นวทิ ยุ สามารถแบ่งลกั ษณะการแพร่กระจายคล่ืนวทิ ยอุ อกไดเ้ ป็น 4 แบบ คล่ืนดิน เป็นคล่ืนถูกแพร่กระจายออกไปตามระดบั พ้ืนผิวโลก โดยอาศยั พ้ืนดินเป็นส่ือ การแพร่กระจายคล่ืนวิทยุ แบบน้ีเกิดข้ึนในความถี่ยา่ น VLF, LF และ MF คล่ืนฟ้า เป็ นคลื่นถูกแพร่กระจายออกไป เคล่ือนที่ข้ึนสู่ช้ันบรรยากาศช้ันไอโอโนสเฟี ยร์ ในระดบั ความสูงท่ี เหมาะสมกบั ย่านความถ่ีที่ส่ง คลื่นวิทยุจะเกิดการหักเหกลบั ลงมายงั พ้ืนโลกไปยงั ตาแหน่งเครื่องรับที่กาหนดไว้ การ แพร่กระจายคลื่นวทิ ยแุ บบน้ีเกิดข้นึ ในความถี่ยา่ น HF คล่ืนโทรโพสเฟี ยริก เป็นคลื่นท่ีแพร่กระจายออกไปโดยการเคล่ือนท่ีเป็นเสน้ โคง้ เลก็ นอ้ ย ไปตามช้นั บรรยากาศช้นั โทรโพสเฟี ยร์ และค่อยๆ หักเหกลบั ลงมายงั พ้ืนโลก การแพร่กระจายคลื่นวิทยแุ บบน้ีเกิดข้ึนอยู่ในความถ่ีย่าน VHF และ UHF ตอนตน้ คลื่นตรง หรือคล่ืนระดบั สายตา เป็นคล่ืนที่แพร่กระจายออกไปเป็นเส้นตรงคลา้ ยการแพร่กระจายของคลื่นแสง เส้นทางที่คลื่นวิทยุเดินทางไปจะตอ้ งไม่มีสิ่งกีดขวางมาขวางก้นั การแพร่กระจายคลื่นวิทยแุ บบน้ีใชใ้ นความถี่ย่าน UHF, SHF และ EHF ความถ่ีวทิ ยทุ ่ีถูกนาไปใชง้ านมีมากมายหลายยา่ นความถ่ี แตล่ ะยา่ นความถี่วิทยมุ ีชื่อเรียกท่ีแตกต่างกนั ไป มีคุณสมบตั ิ ของการทางานแตกตา่ งกนั ตลอดจนประโยชนใ์ นการใชง้ านมีความแตกต่างกนั ดว้ ย