บทที่ 5

การสื่อสารทางวิทยุ

5.1 คลื่นเสียงและคลื่นวิทยุ

ในระบบการสื่อสารโทรคมนาคม เป็นการสื่อสารรับส่งสัญญาณข้อมูลข่าวสาร ส่งจากต้นทางถึงปลายทาง สัญญาณข้อมูลข่าวสารที่ส่งไปจะประกอบด้วยสัญญาณเสียง สัญญาณภาพ และสัญญาณข้อมูลต่างๆ สัญญาณเหล่านี้ถูกส่งไปในรูปของสัญญาณไฟฟ้า หรือคลื่นไฟฟ้า คลื่น ไฟฟ้าที่นำมาใช้งานในระบบการสื่อสารแบ่งออกได้เป็น 2 ชนิด คือ คลื่นเสียง (Audio Wave) และคลื่นวิทยุ (Radio Wave) คลื่นทั้งสองชนิดมีความแตกต่างกันในช่วงความถี่คลื่นที่กำเนิดขึ้นมา

5.1 คลื่นเสียงและคลื่นวิทยุ (ต่อ)

1. คลื่นเสียง เป็นคลื่นที่มีความถี่ต่ำอยู่ในย่านความถี่ประมาณ 20 ถึง 20,000 Hz คลื่นเสียงเป็นคลื่นที่หูมนุษย์ทุกคนรับฟังได้ ใช้ในการสื่อสารข้อมูลข่าสารถึงกัน คลื่นเสียงสามารถกำเนิดขึ้นมาได้จากการเปล่งเสียงของมนุษย์ สัตว์ และสิ่งมีชีวิตต่างๆ หรืออาจกำเนิดขึ้นมาได้จากเครื่องกำเนิดสัญญาณเสียงต่างๆคลื่นเสียงที่หูมนุษย์สามารถได้ยินเกิดจากการสั่นสะเทือนของอากาศโดยรอบ เคลื่อนที่ไปกระทบเยื่อแก้วหูผู้ฟังให้สั่นสะเทือนตาม ทำให้ได้ยินเสียงที่ส่งมา

5.1 คลื่นเสียงและคลื่นวิทยุ (ต่อ)

คลื่นเสียงที่หูมนุษย์ได้ยินจะมีระดับความถี่ของเสียงแตกต่างกัน แยกออกเป็นช่วงความถี่เสียงแบ่งได้เป็น 3 ช่วง คือ ช่วงเสียงทุ้มมีความถี่ต่ำ (Low Frequency) มีความถี่ประมาณ 20 ถึง 500 Hz ช่วงเสียงกลางมีความถี่ปานกลาง (Middle Frequency) มีความถี่ประมาณ 500 ถึง 5,000 Hz และช่วงเสียงแหลมมีความถี่สูง (High Frequency) มีความถี่ประมาณ 5,000 ถึง 20,000 Hz

5.1 คลื่นเสียงและคลื่นวิทยุ (ต่อ)

2. คลื่นวิทยุ เป็นคลื่นที่มีความถี่สูงมากอยู่ในย่านความถี่ประมาณ 20 kHz (20,000 Hz) ถึง 300 GHz (300,000,000,000 Hz) ความถี่ในย่านนี้หูมนุษย์ไม่สามารถรับฟังได้ คลื่นวิทยุเป็นคลื่นที่เดินทางไปได้ไกลมาก มีความเร็วในการเคลื่อนที่เท่ากับคลื่นแสงเท่ากับ 3 x 108 m/s เพราะคลื่นวิทยุเดินทางไปในรูปคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า (Electromagnetic Wave) จึงสามารถเดินทางผ่านไปได้ทุกที่ทุกแห่งโดยไม่ต้องอาศัยตัวกลางพาคลื่นวิทยุไป รวมถึงในสุญญากาศคลื่นวิทยุก็สามารถเดินทางไปได้ ความถี่ของคลื่นวิทยุมีความสัมพันธ์กับความเร็ว (Velocity) ในการเคลื่อนที่ของคลื่น และความยาวคลื่น (Wavelength) ความสัมพันธ์ดังกล่าวเขียนเป็นสมการได้ดังนี้

5.1 คลื่นเสียงและคลื่นวิทยุ (ต่อ)

เมื่อ f = ความถี่วิทยุ หน่วย Hz

v = ความเร็วในการเคลื่อนที่ของคลื่นวิทยุ = 3 x 10⁸ m/s

λ (แรมดา) = ความยาวคลื่น หน่วย m

สมการความถี่วิทยุ หาได้จาก

5.1 คลื่นเสียงและคลื่นวิทยุ (ต่อ)

คลื่นวิทยุที่อยู่ในรูปคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า เป็นคลื่นที่ถูกกำเนิดขึ้นมาจากอุปกรณ์กำเนิดคลื่นหลายชนิด เช่น กำเนิดขึ้นได้จากสายอากาศ (Antenna) ของเครื่องส่งวิทยุ เมื่อมีแรงดันไฟฟ้า

กระแสสลับป้อนมาจากเครื่องส่งวิทยุไปให้สายอากาศ แรงดันไฟฟ้ากระแสสลับจะถูกเปลี่ยนเป็นสนามไฟฟ้า (Electric Field) และเมื่อมีกระแสไฟฟ้ากระแสสลับป้อนจากเครื่องส่งวิทยุไปให้สายอากาศ กระแสไฟฟ้ากระแสสลับจะถูกเปลี่ยนไปเป็นสนามแม่เหล็ก (Magnetic Field)

5.2 แถบคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า

คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าถูกค้นพบมามากกว่า 100 ปีแล้ว จากการศึกษาพบว่าคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้ามีหลายความถี่ และหลายความยาวคลื่น โดยมีความถี่และความยาวคลื่นต่อเนื่องกันไป เคลื่อนที่ด้วยความเร็วที่เท่ากัน มีความเร็วเท่ากับคลื่นแสง เมื่อนำคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้ามาจัดเรียงเป็นลำดับกันไปตามความถี่และความยาวคลื่น จะเรียกคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าเหล่านี้ว่า แถบคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า (Electromagnetic Spectrum)

5.2 แถบคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า (ต่อ)

ชนิดแถบคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า

1. แถบคลื่นวิทยุ (Radio Spectrum) ช่วงความถี่ประมาณ 20 kHz ถึง 300 GHz เป็นแถบคลื่นความถี่ที่มีบทบาทสำคัญในระบบสื่อสารโทรคมนาคมมาก เพราะคลื่นสามารถเดินทางไปได้ในระยะไกล ถูกนำไปใช้งานในระบบสื่อสารโทรคมนาคมหลายชนิด เช่น วิทยุกระจายเสียงระบบ AM, ระบบ FM โทรทัศน์ วิทยุสื่อสาร วิทยุโทรศัพท์ สื่อสารไมโครเวฟ สื่อสารดาวเทียม และเรดาร์ (Radar) เป็นต้น

ตารางที่ 5.1 ชื่อเรียกและการใช้งานย่านความถี่วิทยุ

ตารางที่ 5.1 ชื่อเรียกและการใช้งานย่านความถี่วิทยุ (ต่อ)

ชนิดแถบคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า (ต่อ)

2. ย่านแสงอินฟราเรด (Infrared) หรือแสงใต้แดง ช่วงความถี่ประมาณ 3 x 1011 Hz ถึง 4 x 1014 Hz เป็นคลื่นที่เกิดจากการสั่นตัวของอะตอมในแต่ละโมเลกุล และจากวัตถุดิบต่างๆ ที่เกิดความร้อน ถูกนำไปใช้งานในทางอุตสาหกรรม ทางการแพทย์ ทางการทหาร และทางด้านดาราศาสตร์ เป็นต้น

3. ย่านแสงมองเห็นได้ (Visible Light) ช่วงความถี่ประมาณ 4 x 1014 Hz ถึง 8 x 1014 Hz ทำให้ประสาทตาเกิดความรู้สึกในการมองเห็น แสงนี้เกิดจากวัตถุที่มีอุณหภูมิ เช่น ไส้หลอดไฟฟ้า ดาวฤกษ์ และอุปกรณ์กำเนิดแสงต่างๆ ถ้าให้แสงผ่านแท่งปริซึมแสงจะเกิดการกระจายตัวออก เป็นสีต่างๆ ประมาณ 7 สี ได้แก่ แดง ส้ม เหลือง เขียว ฟ้า น้ำเงิน และม่วง

ชนิดแถบคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า (ต่อ)

4. ย่านแสงอัลตราไวโอเลต (Ultraviolet) หรือแสงเหนือม่วง ช่วงความถี่ประมาณ 8 x 1014 Hz ถึง 3 x 1016 Hz แสงนี้ทำให้ก๊าซแตกตัวได้ ส่วนมากแสงอัลตราไวโอเลตได้จากการแผ่รังสีความร้อนของดวงอาทิตย์ แสงอัลตราไวโอเลตสามารถฆ่าเชื้อแบคทีเรียบางชนิดได้ ใช้สำหรับการสื่อสารพิเศษบางชนิดได้

5. ย่านรังสีเอ็กซ์ (X – Rays) ช่วงความถี่ประมาณ 3 x 1016 Hz ถึง 1019 Hz รังสีนี้มีอำนาจทะลุทะลวงสูง สามารถทะลุผ่านสิ่งกีดขวางหนาๆ ได้ ทำให้เกิดรอยดำบนแผ่นฟิล์มถ่ายรูป ประโยชน์ใช้งานมากมาย เช่น ในด้านอุตสาหกรรม ด้านการแพทย์ ด้านรักษาความปลอดภัย การใช้รังสีเอ็กซ์ต้องใช่อย่างระมัดระวังเพราะเป็นอันตรายต่อมนุษย์

ชนิดแถบคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า (ต่อ)

6. ย่านรังสีแกรมมา (Gamma Rays) ช่วงความถี่ประมาณ 1019 Hz ถึง 1021 Hz เป็นรังสีที่คาบเกี่ยวกับรังสีเอ็กซ์ มีอำนาจทะลุผ่านสิ่งกีดขวางได้สูงกว่ารังสีเอ็กซ์ ทำให้ก๊าซแตกตัวเป็นอิออนได้ รังสีแกรมมาเกิดจากการสลายตัวของนิวเคลียสของธาตุกัมมันตรังสี และมีปะปนอยู่กับรังสีที่แผ่มาจากนอกโลก

7. ย่านรังสีคอสมิก (Cosmic Rays) ช่วงความถี่ประมาณ 1021 Hz ถึง 1022 Hz เป็นรังสีที่มีความถี่สูงกว่ารังสีแกรมมา คาบเกี่ยวกับรังสีแกรมมา มีอำนาจทะลุทะลวงสูงมาก ในแท่งแก้วแข็งทะลุผ่านได้ถึง 46 ซม. หรือในน้ำทะลุผ่านได้ถึง 61 ม. แหล่งกำเนิดรังสีคอสมิกมาจากนอกโลก อยู่ระหว่างกลุ่มดาวในอวกาศ

5.3 การแพร่กระจายคลื่นวิทยุ

คลื่นวิทยุเป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า ในการเดินทางของคลื่นจะใช้วิธีแพร่กระจายคลื่นออกไปจากสายอากาศ อยู่ในรูปของสนามแม่เหล็กไฟฟ้า แต่ด้วยคลื่นวิทยุมีหลายย่านความถี่ ในแต่ละย่านความถี่ของคลื่นวิทยุมีคุณสมบัติในการแพร่กระจายคลื่นออกไปที่แตกต่างกัน

5.3 การแพร่กระจายคลื่นวิทยุ (ต่อ)

รูปแบบการแพร่กระจายคลื่นวิทยุ

รูปแบบการแพร่กระจายคลื่นวิทยุ (ต่อ)

1. คลื่นดิน (Ground Wave) หรือคลื่นพื้นดิน (Surface Wave) เป็นคลื่นที่แพร่กระจายออกไปตามระดับพื้นผิวโลก โดยอาศัยพื้นดินเป็นสื่อ ความแรงของสัญญาณจะลดลงเมื่อระยะทางเพิ่มขึ้นเพราะค่าความต้านทานของพื้นดินเพิ่มขึ้น การแพร่กระจายคลื่นวิทยุแบบนี้เกิดขึ้นในความถี่ย่าน VLF, LF และ MF

2. คลื่นฟ้า (Sky Wave) เป็นคลื่นที่แพร่กระจายออกไปเคลื่อนที่ขึ้นสู่ชั้นบรรยากาศชั้นไอโอโนสเฟียร์ (Ionosphere) ในระดับความสูงที่เหมาะสมกับย่านความถี่ที่ส่ง การแพร่กระจายคลื่นวิทยุแบบนี้เกิดขึ้นในความถี่ย่าน HF

รูปแบบการแพร่กระจายคลื่นวิทยุ (ต่อ)

3. คลื่นโทรโพสเฟียริก (Tropospheric Wave) เป็นคลื่นที่แพร่กระจายออกไปเป็นเส้นโค้งเล็กน้อยไปตามชั้นบรรยากาศชั้นโทรโพสเฟียร์ (Troposphere) และหักเหกลับลงมายังพื้นโลก การแพร่กระจายคลื่นวิทยุแบบนี้เกิดขึ้นในความถี่ย่าน VHF และ UHF ตอนต้น

4. คลื่นตรง (Direct Wave) หรือคลื่นอวกาศ (Space Wave) เป็นคลื่นที่แพร่กระจายออกไปเป็นเส้นตรงคล้ายการแพร่กระจายของคลื่นแสง หรือที่เรียกว่าตามแนวเส้นระดับสายตา (Line of Sight) โดยเส้นทางที่คลื่นวิทยุเดินทางไปจะต้องไม่มีสิ่งกีดขวางมาขวางกั้น

5.4 การสื่อสารโดยใช้คลื่นวิทยุ

การสื่อสารทางคลื่นวิทยุก็นับว่าเป็นการสื่อสารที่มีความสำคัญ ถูกนำไปใช้งานอย่างกว้างขวางแพร่หลาย เพราะสามารถส่งข้อมูลข่าวสารไปได้ในระยะทางไกล ไม่สิ้นเปลืองสายส่ง ช่วยแก้ปัญหาการสื่อสารทางสายในบางพื้นที่ทำไม่ได้ หรือไม่คุ้มค่าในแง่การลงทุนและสามารถส่งข้อมูลข่าวสารไปได้จำนวนมากในแต่ละครั้ง ทำให้เกิดความประหยัดทั้งเวลาและค่าใช้จ่าย มีความรวดเร็ว และไม่เกิดความผิดพลาด

5.4 การสื่อสารโดยใช้คลื่นวิทยุ (ต่อ)

คลื่นวิทยุที่นำมาใช้เป็นคลื่นพาห์ ทำหน้าที่ช่วยนำข้อมูลข่าวสารส่งออกไป เพราะคลื่นวิทยุสามารถเดินทางไปได้ไกล มีความเร็วในการเดินทางเท่ากับคลื่นแสง เกิดการสูญเสียขณะเดินทางต่ำ คลื่นวิทยุที่นำมาใช้เป็นคลื่นพาห์ ทำหน้าที่ช่วยนำข้อมูลข่าวสารส่งออกไป เพราะคลื่นวิทยุสามารถเดินทางไปได้ไกล มีความเร็วในการเดินทางเท่ากับคลื่นแสงเกิดการสูญเสียขณะเดินทางต่ำ วิธีการผสมข้อมูลข่าวสารเข้ากับคลื่นพาห์ในระบบสื่อสารด้วยคลื่นวิทยุ แบ่งออกได้เป็น 2 ชนิด คือ

1. การมอดูเลตชนิดแอนะลอก (Analog Modulation)

2. การมอดูเลตชนิดดิจิตอล (Digital Modulation)

5.5 การมอดูเลตชนิดแอนะลอก

การมอดูเลตชนิดแอนะลอก เป็นการนำข้อมูลข่าวสารที่อยู่ในรูปสัญญาณแอนะลอกไปผสมกับคลื่นพาห์ แบ่งการมอดูเลตออกได้ 3 แบบ คือ

1. การมอดูเลตทางความสูง หรือแบบ AM (Amplitude Modulation)

2. การมอดูเลตทางความถี่ หรือแบบ FM (Frequency Modulation)

3. การมอดูเลตทางเฟส หรือแบบ PM (Phase Modulation)

การมอดูเลตสัญญาณข้อมูลข่าวสารเข้ากับคลื่นพาห์ ในแต่ละแบบมีความแตกต่างกันไปในลักษณะของการผสมสัญญาณทั้งสองเข้าด้วยกัน ได้รูปแบบสัญญาณคลื่นผสมออกมาแตกต่างกัน นำไปใช้กับงานที่แตกต่างกัน

5.5 การมอดูเลตชนิดแอนะลอก (ต่อ)

1. การมอดูเลตทางความสูง (AM) เป็นการนำข้อมูลข่าวสารไปผสมกับคลื่น พาห์ โดยที่สัญญาณข้อมูลข่าวสารจะไปทำให้คลื่นพาห์มีระดับความสูงของคลื่นเปลี่ยนแปลงไป เพิ่มขึ้นหรือลดลงตามระดับสัญญาณข้อมูลข่าวสารที่ส่งเข้ามาทางด้านซีกบวกหรือซีกลบ โดยที่ความถี่ของคลื่นพาห์มีค่าคงเดิมไม่เกิดการเปลี่ยนแปลง

5.5 การมอดูเลตชนิดแอนะลอก (ต่อ)

การมอดูเลตแบบ AM นั้นสิ่งสำคัญของการมอดูเลตแบบนี้อยู่ที่เปอร์เซ็นต์ของการมอดูเลต โดยคิดจากระดับความแรงของสัญญาณข้อมูลข่าวสารไปเปรียบเทียบค่ากับระดับความแรงของคลื่นพาห์ ด้วยการคำนวณค่าดัชนีการมอดูเลตและเปอร์เซ็นต์การมอดูเลตออกมา

5.5 การมอดูเลตชนิดแอนะลอก (ต่อ)

การนำค่าความแรงของคลื่น AM วัดที่ระดับต่ำสุด (Emin) และค่าความแรงวัดที่ระดับสูงสุด (Emax) มาเข้าสมการเขียนเป็นสูตรคำนวณได้ดังนี้

เมื่อ mAM = ดัชนีการมอดูเลตแบบ AM

(AM Modulation Index)

E(max) = ระดับแรงดันไฟฟ้าวัดจากแกน

ศูนย์ถึงยอดสูงสุดตำแหน่งแรงสุด

หน่วย V_P

E(min) = ระดับแรงดันไฟฟ้าวัดจากแกน

ศูนย์ถึงยอดสูงสุดตำแหน่งเบาสุด

หน่วย V_P

5.5 การมอดูเลตชนิดแอนะลอก (ต่อ)

การมอดูเลตแบบ AM จะทำให้เกิดความถี่ที่ถูกมอดูเลตออกมาแบ่งได้เป็น 3 ส่วน ประกอบด้วย ความถี่คลื่นพาห์เดิม (Carrier Frequency ; fc) แถบความถี่ข้างด้านต่ำ (Lower Sideband ; LSB) และแถบความถี่ข้างด้านสูง (Upper Sideband ; USB) ทั้งหมดถูกแพร่กระจายคลื่นออกไป

(ก) แถบความถี่ของการมอดูเลตแบบ AM (ข) การแพร่กระจายคลื่นออกไปแบบ 2 แถบความถี่ข้าง

5.5 การมอดูเลตชนิดแอนะลอก (ต่อ)

2. การมอดูเลตทางความถี่ (FM) เป็นการนำข้อมูลข่าวสารไปผสมกับคลื่น พาห์ โดยสัญญาณข้อมูลข่าวสารจะไปควบคุมความถี่คลื่นพาห์ ให้เปลี่ยนแปลงไปเพิ่มขึ้นหรือลดลง ตามระดับความแรงทางซีกบวกหรือลบของสัญญาณข้อมูลข่าวสาร โดยที่ระดับความแรงของคลื่นพาห์ยังคงเดิมไม่เปลี่ยนแปลง

5.5 การมอดูเลตชนิดแอนะลอก (ต่อ)

ตัวอย่างแถบคลื่นความถี่ของการมอดูเลตแบบ FM

ตารางที่ 5.2 ตารางฟังก์ชันเบสเซลของการมอดูเลตแบบ FM

5.5 การมอดูเลตชนิดแอนะลอก (ต่อ)

3. การมอดูเลตทางเฟส (PM) เป็นการนำข้อมูลข่าวสารไปผสมกับคลื่นพาห์ โดยเฟสของสัญญาณข้อมูลข่าวสารจะไปควบคุมให้ความถี่คลื่นพาห์มีความถี่พาห์เปลี่ยนแปลงไปเพิ่มขึ้นหรือลดลง ตามช่วงการเปลี่ยนแปลงของสัญญาณข้อมูลข่าวสารจากซีกบวกเป็นซีกลบ หรือจากซีกลบเป็นซีกบวก คือเป็นช่วงเปลี่ยนเฟสของสัญญาณข้อมูลข่าวสารนั่นเอง

5.5 การมอดูเลตชนิดแอนะลอก (ต่อ)

การมอดูเลตแบบ PM นี้คือการมอดูเลตแบบ FM นั่นเอง เพียงแต่ช่วงสัญญาณข้อมูลข่าวสารที่จะไปควบคุมให้ความถี่พาห์เกิดการเปลี่ยนแปลงมีช่วงแตกต่างกัน

วงจรใช้งานในระบบสื่อสารแบบการมอดูเลตทางความถี่ ส่วนมากจะเป็นวงจรมอดูเลตแบบ PM เนื่องจากในวงจรกำเนิดความถี่สามารถใช้วงจรกำเนิดความถี่แบบคริสตอลได้ ทำให้ในการผลิตความถี่คลื่นพาห์มีความเที่ยงตรงและมีเสถียรภาพดี ขณะที่วงจรมอดูเลตแบบ FM ต้องใช้ตัวสร้างสัญญาณความถี่ในช่วงกว้างๆ ซึ่งวงจรกำเนิดความถี่แบบคริสตอลทำไม่ได้ และที่สำคัญคือวงจรมอดูเลตแบบ PM สามารถสร้างได้ง่ายกว่าวงจรมอดูเลตแบบ FM

5.6 การมอดูเลตชนิดดิจิตอล

การมอดูเลตชนิดดิจิตอล เป็นการนำข้อมูลข่าวสารที่อยู่ในรูปสัญญาณดิจิตอลไปผสมกับคลื่นพาห์ ด้วยวิธีการใช้สัญญาณคลื่นพาห์ไปแทนค่าสัญญาณข้อมูลข่าวสารทางดิจิตอล โดยสัญญาณดิจิตอลแบบพื้นฐานจะอยู่ในรูปเลขฐานสอง สามารถแบ่งการมอดูเลตชนิดดิจิตอลแบบพื้นฐานออกได้ 3 แบบ คือ

การมอดูเลตเชิงเลขทางความแรง (ASK)

เป็นการแทนค่าเลขฐานสองด้วยขนาดความแรงที่แตกต่างกันของคลื่นพาห์ ที่เลขฐานสองค่า 1 แทนด้วยคลื่นพาห์ความแรงมาก และเลขฐานสองค่า 0 แทนด้วยคลื่นพาห์ความแรงน้อย หรือในบางกรณีอาจแทนคลื่นพาห์ในสภาวะมีหรือขาดหาย ที่เลขฐานสองค่า 1 แทนด้วยคลื่นพาห์ความแรงคงที่ และเลขฐานสองค่า 0 แทนด้วยไม่มีคลื่นพาห์ออกมา ในลักษณะเปิดหรือปิด จึงเรียกการมอดูเลตเชิงเลขทางความแรงแบบนี้อีกชื่อว่า ออนออฟคีย์อิง (On Off Keying ; OOK)

ตัวอย่างการมอดูเลตเชิงเลขทางความแรง (ASK)

การมอดูเลตเชิงเลขทางความถี่ (FSK)

เป็นการแทนค่าเลขฐานสองด้วยคลื่นพาห์ที่มีค่าความถี่แตกต่างกันสองค่า ที่เลขฐานสองค่า 1 แทนด้วยคลื่นพาห์มีความถี่สูง และที่เลขฐานสองค่า 0 แทนด้วยคลื่นพาห์มีความถี่ต่ำ

การมอดูเลตเชิงเลขทางเฟส (PSK)

เป็นการแทนค่าเลขฐานสองด้วยคลื่น พาห์มีความถี่คงที่ค่าหนึ่งเหมือนกัน แต่มีเฟสความถี่ในการมอดูเลตเชิงเลขแตกต่างกันสองค่า มีเฟสต่างกัน 180 องศา ที่เลขฐานสองค่า 1 แทนด้วยคลื่นพาห์มีเฟสความถี่เริ่มต้นเป็นบวก (+) และที่เลขฐานสองค่า 0 แทนด้วยคลื่นพาห์มีเฟสความถี่เริ่มต้นเป็นลบ (–)

5.7 การดีมอดูเลตสัญญาณคลื่นวิทยุ

สัญญาณข้อมูลข่าวสารที่ถูกมอดูเลตคลื่นพาห์ทางด้านเครื่องส่งวิทยุ เมื่อส่งไปถึงด้านเครื่องรับวิทยุ ก่อนที่จะส่งข้อมูลข่าวสารไปใช้งาน จะต้องทำการแยกเอาข้อมูลข่าวสารออกจากคลื่นพาห์เสียก่อน โดยผ่านไปเข้าภาคดีมอดูเลตแยกคลื่นพาห์ออกจากข้อมูลข่าวสาร ให้เหลือเฉพาะสัญญาณข้อมูลข่าวสารนำไปใช้งาน การดีมอดูเลตแบ่งออกได้ 3 แบบ คือ

1. การดีมอดูเลตแบบ AM

2. การดีมอดูเลตแบบ FM

3. การดีมอดูเลตแบบ PM

การดีมอดูเลตแบบ AM

การดีมอดูเลตแบบ AM เป็นวิธีการแยกคลื่นสัญญาณข้อมูลข่าวสารออกจากคลื่นพาห์ในแบบ AM โดยใช้วงจรดีเทกเตอร์ร่วมกับวงจรกรองความถี่

การดีมอดูเลตแบบ FM

เรโชดีเทกเตอร์ เป็นวิธีการดีมอดูเลตแบบ FM โดยการแยกคลื่นสัญญาณข้อมูลข่าวสารออกจากคลื่นพาห์ที่ถูกมอดูเลตมาในแบบ FM โดยอาศัยหลักการเปรียบเทียบความถี่กับเปรียบเทียบเฟส ระหว่างสัญญาณคลื่นวิทยุ FM ที่ส่งเข้ามากับความถี่กลางของ FM ที่กำหนดไว้ในวงจร ความแตกต่างของความถี่ที่เปรียบเทียบกันถูกแสดงออกมาในรูปสัญญาณข้อมูลข่าวสารที่เอาต์พุต

การดีมอดูเลตแบบ PM

1. ควอดราเจอร์ดีเทกเตอร์ เป็นวิธีการดีมอดูเลตแบบ FM และแบบ PM โดยการแยกคลื่นสัญญาณข้อมูลข่าวสารออกจากคลื่นพาห์ที่ถูกมอดูเลตมาในแบบ FM โดยทำหน้าที่เสมือนวงจรเทียบเฟสของสัญญาณคลื่นวิทยุ FM สองสัญญาณซึ่งมีเฟสต่างกัน 90 องศา ด้วยการผ่านสัญญาณคลื่นวิทยุ FM ไปให้วงจรเรโซแนนซ์แบบขนาน (Parallel Resonance) ได้ความถี่คลื่นวิทยุ FM เลื่อนเฟสไป สัญญาณคลื่นวิทยุ FM ที่ผ่านวงจรเรโซแนนซ์จะกลายเป็นสัญญาณคลื่นวิทยุ PM การเปรียบเทียบกันระหว่างความถี่ FM ป้อนเข้ากับความถี่กลางของ FM ที่กำหนด ความแตกต่างของความถี่ที่เปรียบเทียบกันถูกแสดงออกมาในรูปสัญญาณข้อมูลข่าวสารที่เอาต์พุต

แสดงการดีมอดูเลตแบบ PM

การดีมอดูเลตแบบ PM (ต่อ)

2. เฟสล็อกลูป (PLL) เป็นวิธีการดีมอดูเลตแบบ FM และแบบ PM โดยการแยกคลื่นสัญญาณข้อมูลข่าวสารออกจากคลื่นพาห์ที่ถูกมอดูเลตมาแบบ FM โดยทำหน้าที่เปรียบเทียบเฟสสัญญาณคลื่นวิทยุ FM ที่ป้อนเข้ามากับความถี่กลางของ FM ที่ถูกกำเนิดขึ้นมาภายในวงจร ความแตกต่างของความถี่ที่เปรียบเทียบกัน ถูกแสดงออกมาในรูปสัญญาณข้อมูลข่าวสารที่เอาต์พุต

5.8 ระบบสื่อสารทางวิทยุ

ระบบสื่อสารทางวิทยุ (Radio Communication System) ถูกพัฒนานำไปใช้ประโยชน์อย่างกว้างขวางและแพร่หลายในการส่งข้อมูลข่าวสารไปในระยะทางไกล โดยอาศัยการแพร่กระจายคลื่นวิทยุจากสถานีส่งวิทยุออกไปในชั้นบรรยากาศต่างๆ ที่ห่อหุ้มโลกไปสู่สถานีรับวิทยุปลายทาง ลักษณะการส่งคลื่นวิทยุออกไปแบ่งตามลักษณะการใช้งานเป็น 2 ประเภท คือ วิทยุกระจายเสียงทั่วไป (Broadcasting Radio) และวิทยุเชื่อมโยง (Link Radio) ระบบสื่อสารทางวิทยุแต่ละประเภทมีจุดประสงค์ของการใช้งานและการทำงานแตกต่างกัน

5.8 ระบบสื่อสารทางวิทยุ (ต่อ)

1. วิทยุกระจายเสียงทั่วไป เป็นการบริการวิทยุกระจายเสียง เพื่อการเผยแพร่ข่าวสารในหลายด้าน เช่น การศึกษา การเตือนภัย และการบันเทิง เป็นต้น คลื่นที่ถูกแพร่กระจายออกไปสามารถครอบคลุมพื้นที่ให้บริการอย่างทั่วถึง ได้แก่ วิทยุกระจายเสียงแบบ AM มีความถี่ใช้งานอยู่ในย่าน MF ความถี่ 550 – 1600 kHz วิทยุกระจายเสียงในย่านคลื่นสั้น (Short Wave ; SW) มีความถี่ใช้งานอยู่ในย่าน HF ความถี่ 1.6 – 15 MHz และวิทยุกระจายเสียงแบบ FM มีความถี่ใช้งานอยู่ในย่าน VHF ความถี่ 88 – 108 MHz

นอกจากวิทยุกระจายเสียง AM, SW, FM แล้วยังมีวิทยุกระจายเสียงและภาพที่เรียกว่าวิทยุโทรทัศน์ หรือโทรทัศน์ (Television) เป็นโทรทัศน์ระบบแอนะลอก แพร่กระจายคลื่นออกไปมีความถี่ใช้งานอยู่ในย่าน VHF ความถี่ 47 – 68 MHz และความถี่ 174 – 223 MHz พร้อมทั้งแพร่กระจายคลื่นความถี่ใช้งานในย่าน UHF ความถี่ 470 – 861 MHz

ตัวอย่าง�ระบบการส่งรับวิทยุและโทรทัศน์จากดาวเทียมโดยตรง

5.8 ระบบสื่อสารทางวิทยุ (ต่อ)

2. วิทยุเชื่อมโยง เป็นการสื่อสารวิทยุที่การเชื่อมต่อปลายทางจะเป็นเฉพาะเจาะจงผู้รับปลายทางเฉพาะรายเท่านั้นที่สามารถติดต่อสื่อสารได้ มีย่านความถี่ที่ใช้งานหลายย่าน เช่น HF, VHF, UHF และ SHF ข่าวสารที่ใช้ในการติดต่อสื่อสารกัน เช่น ข้อมูลข่าวสาร ภาพถ่าย และเสียง พูดโทรศัพท์ เป็นต้น

การสื่อสารในระบบนี้มีทั้งชนิดอยู่กับที่และชนิดเคลื่อนที่ ถูกนำไปใช้งานในหลายรูปแบบ เช่น วิทยุส่งข่าวสาร (Dispatch Radio) วิทยุติดตามตัว (Paging Radio) วิทยุส่งข้อมูลดิจิตอล (Packet Radio) วิทยุโทรศัพท์ (Radiotelephone) วิทยุเคลื่อนที่ทางบก (Land Mobile Radio) และวิทยุเคลื่อนที่สำหรับการบิน (Aeronautical Mobile Radio) เป็นต้น

5.8 ระบบสื่อสารทางวิทยุ (ต่อ)

(ก) วิทยุเคลื่อนที่ทางบก (ข) วิทยุเคลื่อนที่สำหรับการบิน