การสื่อสารวิทยุ

การส่งข่าวสารโดยใช้คลื่นวิทยุ

การสื่อสารโทรคมนาคมนอกเหนือจากสื่อสารทางสายแล้ว การสื่อสารทางคลื่นวิทยุก็นับว่าเป็นการสื่อสารที่สำคัญ ถูกนำไปใช้อย่างกว้างขวางแพร่หลาย เพราะสามารถส่งข่าวสารข้อมูลไปได้เป็นระยะทางไกลๆ ไม่สิ้นเปลืองสายช่วยแก้ปัญหาการสื่อสารทางสายในบางพื้นที่ทำไม่ได้ หรือไม่คุ้มค่าในแง่การลงทุน การดูแลรักษา และการซ่อมบำรุง ข่าวสารข้อมูลสามารถเดินทางไปได้ในระยะทางไกล ๆ โดยไม่เกิดการสูญหายไประหว่างการเดินทาง และสามารถส่งข่าวสารข้อมูลไปได้ครั้งละมาก ๆ ทำให้เกิดการประหยัด มีความรวดเร็ว และไม่เกิดการผิดพลาดหลักการส่งข่าวสารข้อมูลทางคลื่นวิทยุ แสดงดังรูปที่ 6.1

Click for full-size image

รูปที่ 6.1 แสดงหลักการส่งข่าวสารข้อมูลทางคลื่นวิทยุ โดยการนำข่าวสารข้อมูลต่าง ๆ เช่นเสียง ภาพ ข้อมูล และสัญญาณไฟฟ้าต่างๆ ไปเข้ากระบวนการผสมคลื่น (Modulation) กับสัญญาณคลื่นวิทยุ ส่งต่อไปให้เครื่องส่งวิทยุส่งออกอากาศแพร่กระจายคลื่นออกไปในอากาศในรูปของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า ทางด้านรับคลื่นไฟฟ้าส่งผ่านเข้าสายอากาศ ส่งต่อไปให้เครื่องรับวิทยุรับสัญญาณคลื่นเหล่านี้เข้ามา ผ่านไปเข้าขบวนการแยกคลื่น (Demodulation) แยกเอาเสียง ภาพ ข้อมูล และสัญญาณไฟฟ้าต่าง ๆ ส่งต่อไปปลายทางเพื่อใช้งาน6.2 การผสมและการแยกคลื่นแบบAM , FM , PM และPCMคลื่นวิทยุที่ใช้เป็นตัวพาข้อมูลข่าวสารต่าง ๆ ไปได้นั้น เพราะคลื่นวิทยุสามารถเดินทางไปได้ไกล มีความเร็วในการเดินทางเท่ากับคลื่นแสงเกิดการสูญเสียขณะเดินทางต่ำ คลื่นวิทยุนี้มีชื่อเรียกว่า คลื่นพาหะ (Carrier Wave) การนำข่าวสารข้อมูลไปผสมกับคลื่นพาหะนั้นคือการนำข้อมูลข่าวสารเกาะติดไปกับคลื่นพา เพื่อให้ข่าวสารข้อมูลสามารถเดินทางไปได้ไกล ๆ ตามต้องการ วิธีการผสมข่างสารข้อมูลเข้ากับคลื่นพาหะในระบบสื่อสารด้วยคลื่นวิทยุ ที่นิยมใช้กันมีอยู่ 3 แบบคือ6.2.1.การผสมคลื่นทางความสูงหรือแบบ AM (Amplitude Modulation) คือการนำสัญญาณเสียงหรือสัญญาณข่าวสารไปผสมกับคลื่นพาห์ความถี่สูง โดยที่สัญญาณเสียงจะไปควบคุมให้ระดับความสูง(แอมพลิจูด) ของคลื่นพาห์เกิดการเปลี่ยนแปลง แต่ความถี่ของคลื่นพาห์ยังคงเท่าเดิมไม่เปลี่ยนแปลงดังรูปที่6.26.2.2การผสมคลื่นทางความถี่หรือแบบ FM (Frequency Modulation) สัญญาณเอฟเอ็มที่มอดูเลตแล้วจะมีแอมปลิจูดคงที่แต่ความถี่ของสัญญาณจะเปลี่ยนแปลงไปตามแอมปลิจูดของสัญญาณข้อมูลข่าวสาร ซึ่งการมอดูเลตทางความถี่จะให้คุณภาพที่ดีกว่าการมอดูเลตทางแอมปลิจูด (AM) แต่ระบบจะมีความซับซ้อนกว่าดังรูปที่6.36.2.3การผสมคลื่นทางความถี่หรือแบบ PM (Phase Modulation) คือการนำสัญญาณข่าวสารข้อมูลไปผสมกับคลื่นพาหะโดยเฟสของสัญญาณข่าวสารข้อมูลจะไปควบคุมกับคลื่นพาหะมีความถี่พาหะเปลี่ยนแปลงไปเพิ่มขึ้นหรือลดลง ตามช่วงการเปลี่ยนแปลงของสัญญาณข่าวสารข้อมูลจากช่วงบวกเป็นช่วงลบ หรือจากช่วงลบเป็นช่วงบวก คือ ช่วงเฟสของสัญญาณข่าวสารข้อมูลนั่นเอง โดยระดับความสูงของคลื่นพาหะ ยังคงเดิมไม่เปลี่ยนแปลงการผสมคลื่นแบบ (PM) นี้ก็คือการผสมคลื่นแบบ FM นั่นเอง เพียงแต่ช่วงสัญญาณข่าวสารข้อมูลที่จะไปควบคุมให้ความถี่พาหะเกิดการเปลี่ยนแปลงมีช่วงแตกต่างกัน การผสมคลื่นแบบ FM ความแรงของสัญญาณข่าวสารข้อมูลไปทำให้ความถี่พาหะเปลี่ยนแปลง การผสมคลื่นทางเฟส (PM) แสดงดังรูปที่ 6.46.2.4การผสมสัญญาณแบบรหัสพัลส์ (PCM) เป็นการผสมสัญญาณข่าวสารข้อมูลกับสัญญาณพัลส์ด้วยกรรมวิธีของการมัลติเพล็กซ์แบบแบ่งเวลา (TDM) เพื่อส่งข่าวสารข้อมูลแบบอะนาล็อก ในลักษณะการส่งแบบดิจิตอล เรียกกรรมวิธีนี้ว่า TDM-PCM วิธีดังกล่าวนี้ถูกนำไปใช้งานอย่างแพร่หลายเพิ่มขึ้น เช่น โทรศัพท์โทรศัพท์เคลื่อนที่ และ โทรทัศน์ เป็นต้นหลักการทำงานของ PCM เป็นวิธีการเปลี่ยนสัญญาณอะนาล็อกให้เป็นสัญญาณดิจิตอล โดยเปลี่ยนสัญญาณอะนาล็อกไปอยู่ในรหัสเลขฐานสอง (Binary Code)การเปลี่ยนสัญญาณแบบ PCM นี้มีความสำคัญ 3 ส่วนคือการสุ่มตัวอย่าง (Sampling) การแบ่งระดับความแรงของสัญญาณออกเป็นระดับที่กำหนดไว้(Quantizing) และการเข้ารหัส (Encoding) การทำงานของ PCM แสดงดังรูปที่ 6.5Click for full-size image 6.2.5 การแยกคลื่นสัญญาณผสมแบบ AMการแยกคลื่นสัญญาณผสมแบบ AM (AM Demodulation) สัญาณข่าวสารข้อมูลที่ผสมกับคลื่นพาหะแบบ AM เมื่อส่งผ่านมาถึงเครื่องรับวิทยุ ก่อนที่จะส่งข่าวสารข้อมูลไปปลายทาง ต้องทำการแยกเอาข่วสารข้อมูลออกจาคลื่นพาหะเสียก่อน โดยต้องผ่านสัญญาณ AM เพื่อกำจัดคลื่นพาหะทิ้งไป ให้เหลือเฉพาข่าวสารข้อมูลนำไปใช้งาน ลักษณะการแยกคลื่นสัญญาณผสมแบบ AM แสดงดังรูปที่ 6.66.2.6 การแยกคลื่นสัญญาณผสมแบบ FM และ PMการแยกคลื่นสัญญาณผสมแบบ FM และ PM (FM&PM Demodulation) สัญญาณ FM และสัญญาณ PM มีความเหมือนกันในลักษณะของคลื่นสัญญาณที่ผสมแล้ว มีความถี่คลื่นพาหะเปลี่ยนแปลงไปตามสัญญาณข้อมูลที่ผสม แตกต่างเพียงตำแหน่งการเปลี่ยนแปลงความถี่ไปของคลื่นพาหะระหว่างสัญญาณ FMและสัญญาณ PM แตกต่างกันอยู่ที่จุดผสม ดังนั้นการแยกคลื่นสัญญาณข่าวสารข้อมูลออกจากคลื่นพาหะ ในแบบ FM และแบบ PM สามารถทำงานร่วมกันได้ ในปัจจุบันการผสมคลื่น และการแยกคลื่นแบบ PM เข้ามามีบทบาทในการทำงานเพิ่มขึ้นสามารถกล่าวโดยรวมกันได้ การแยกคลื่นสัญญาณผสมแบบFM และPM ทำได้หลายชนิดเช่น เรโชดีเทกเตอร์ (Radio Detector) ควอดราเจอร์ดีเทกเตอร์ (Quadrature Detector)และเฟสล็อกลูป (Phase Looked Loop ; PLL)เป็นต้น6.3 ระบบการสื่อสารวิทุยระบบสื่อสารทางวิทยุถูกนำไปใช้ประโยชน์อย่างกว้างขวางและแพร่หลาย โดยอาศัยการแพร่กระจายคลื่นวิทยุจากสถานีส่งวิทยุออกไปในชั้นบรรยากาศต่าง ๆ ห่อหุ้มโลกไปสู่สถานีรับวิทยุปลายทาง ลักษณะการส่งคลื่นวิทยุออกไปแบ่งออกได้ตามลักษณะการใช้งานเป็น 2 ประเภท คือวิทยุกระจายเสียงทั่วไป(Broadcasting) และวิทยุเชื่อมโยง (Radio Link) ระบบสื่อสารทางวิทยุแต่ละประเภทมีจุดประสงค์ของการใช้งานและการทำงานแตกต่างกัน6.3.1 วิทยุกระจายเสียงทั่วไปเป็นการบริการวิทยุกระจายเสียงเพื่อการเผยแพร่ข่าวสาร การศึกษา และการบันเทิง ฯลฯ คลื่นที่ถูกแพร่กระจายออกไปสามารถครอบคลุมพื้นที่ให้บริการอย่างทั่วถึง โดยการตั้งสถานีส่งกระจายคลื่นในหลายแห่ง วิทยุกระจายเสียงทั่วไปที่ใช้งานอย่างแพร่หลาย ได้แก่ วิทยุกระจายเสียงแบบAM มีความถี่ใช้งานในย่าน MF ความถี่ 550- 1600 kHz วิทยุกระจายเสียงแบบคลื่นสั้นหรือ SW (Short Wave) มีความถี่ใช้งานอยู่ในย่าน HF ความถี่ 1.6 - 15 MHz และวิทยุกระจายเสียงแบบ FM มีความถี่ใช้งานอยู่ในย่าน UHF ความถี่ 88 – 108 MHz นอกจากวิทยุกระจายเสียง AM, SW, FM แล้วยังมีวิทยุกระจายเสียงและภาพที่เรียกว่าวิทยุโทรทัศน์หรือโทรทัศน์ (Television) แพร่กระจายคลื่นออกไปมีความถี่ใช้งานอยู่ในย่าน VHF ความถี่ 47 – 68 MHz และความถี่ 174 – 223 MHz และความถี่ใช้งานในย่าน UHF ความถี่ 470 – 861 MHz นอกจากนั้นยังมีวิทยุกระจายเสียงและภาพที่รับจากดาวเทียมโดยตรงหรือเรียกสั้น ๆ ว่าDBS (Direct Broadcasting satellite) ระบบเครื่องรับวิทยุและโทรทัศน์จากดาวเทียมโดยตรง (DBS)6.3.2 วิทยุเชื่อมโยงเป็นการสื่อสารวิทยุที่การเชื่อมต่อปลายทางจะเป็นเฉพาะเจาะจงผู้รับปลายทางเฉพาะรายเท่านั้นที่สามารถติดต่อสื่อสารได้มีย่านความถี่ใช้งานหลายย่าน เช่น HF, VHF, UHF และ SHF ข่าวสารที่ใช้ในการติดต่อสื่อสารกันได้แก่ ข้อความสื่อสาร ภาพถ่ายและเสียงพูดโทรศัพท์ เป็นต้น การสื่อสารในระบบนี้มีทั้งชนิดอยู่กับที่และชนิดเคลื่อนที่ ถูกนำไปใช้งานหลายรูปแบบเช่น วิทยุส่งข่าวสาร (Dispatch Radio) วิทยุติดตามตัว (Paging Radio) วิทยุส่งข้อมูลดิจิตอล (Packet Radio) วิทยุโทรศัพท์ (Radiotelephone) วิทยุโทรเลข (Radiotelegraph) และวิทยุโทรสาร (Radiofacsimile) เป็นต้น

อ้างอิง https://wiki.stjohn.ac.th/groups/poly_electronics/wiki/504a4/6.html