บทท 1บทนำ�

1.1) ค ว � ม เ ป น ม � ค ว � ม ห ม � ย แ ล ะ ค ณ ส ม บ ต ข อ งคลนแมเหลกไฟฟ� เมอค.ศ. 1887(พ.ศ. 2431) นกฟสกสชาวเยอรมนเชอสายยวผหนงชอ ไฮนนช เฮดซ ไดคนพบคลนแมเหลกไฟฟาสองขวทเกดจากการสปารกและรบสญญาณสปารกนไดใระยะไกลหลายเมตร การคนพบครงนถอไดวาเปนการคนพบทางวทยาศาสตรครงสำาคญทสดครงหนงเพราะตอมาไดนำาคลนแมเหลกไฟฟาท เฮรตซคนพบ ซงในสมยนนเรยกวา คลนเฮรตซ ( Hertzian wave) มาประยกตใชในการสอสาร โดยในค.ศ. 1897( พ.ศ. 2441) มารโคน นกประดษฐชาว อตาเลยน สามารถสงและรบโทรเลขโดยใชคลนแมเหลกไฟฟาไดเปนผลสำาเรจ ถดมาอก 3 ป คอในค.ศ. 1900 (พ.ศ. 2444) มารโคน ประสบความสำาเรจคร งใหญเมอสามารถสงคลนเฮรตซขามมหาสมทรแอตแลนตก จากประเทศองกฤษ ไปยงนวฟาวนแลนด ประเทศแคนาดา ความสำาเรจของมารโคนเปนการเปดโฉมหนาใหมของการตดตอสอสารระยะไกลโดยใชคลนแมเหลกไฟฟาเปนคร งแรก มผลทำาใหการสอสารเปนไปอยางสะดวกและรวดเรว ต อมาเม อมการผสมสญญาณภาพเข าก บคลนแมเหลกไฟฟาไดกทำาใหเกดวทยกระจายเสยงและวทยโทรทศนตามลำาดบ[1]คว�มหม�ยของคลนแมเหลกไฟฟ� คลนแมเหลกไฟฟา(ElectomagneticWave)คอการรบกวนทางแมเหลกไฟฟาโดยท ำาใหสนามไฟฟาหรอสนามแมเหลกมการเปลยนแปลงกจะทำาเหนยวนำาใหเกดสนามไฟฟาคลนแมเหลกไฟฟาเปน

9

คลนตามขวางประกอบไปดวยสนามแมเหลกและสนามไฟฟาทมการสนในแนวตงฉากกนและอยบนระนาบตงฉากกบทศการเคลอนทของคลนและทสำาคญคลนแมเหลกไฟฟาเปนคลนทเคลอนทโดยไมอาศยตวกลางจงสามารถเคลอนทในสญญากาศได[1]คณสมบตของคลนแมเหลกไฟฟ�

คลนแมเหลกไฟฟาแตละชนดกจะมสเปกตรมของความถทแตกตางกนออกไปในแตละชนดของตวมนแตคลนแมเหลกไฟฟาทกชนดจะตองมคณสมบตเหมอนกนคอ

1. การสะทอนกลบของคลนแมเหลกไฟฟา เปนการเปลยนทศทางของคลน โดยทนทเมอคลนแมเหลกไฟฟานนเดนทางไปตกกระทบกบผวของตวกลางหรอผวของวตถใดๆ2. การหกเหของคลนแมเหลกไฟฟาจะเกดขนกตอเมอคลนนนไดเดนทางจากตวกลางหนงไปยงอกตวกลางหนง เชนแสงเดนทางจากอากาศซงมความหนาแนนนอยไปยงตวกลางอกตวหนงคอ นำาซงมความหนาแนนมากกวาอากาศเมอแสงกระทบนำาจะมแสงบางสวนสะทอนกลบไปและแสงอกบางสวนทะลผานนำาไดจงเรยกสวนททะลผานนำานนวา การหกเหของแสงหรอคลนแมเหลกไฟฟานนเอง3. การเบยงเบนของคลนแมเหลกไฟฟาจะเกดขนเมอคลนวทยเดนทางผานมม หรอขอบของตวกลางทคลนไมสามารถผานไปไดเชนคลนวทยทมความถสงมากเดนทางผานยอดเขา คลนวทยทมความถสงมากนมคณสมบตในการเดนทางเปนเสนตรง ดงนนถาลากเสนตรงจากสายอากาศไปยงยอดเขาสวนทอยหลงยอดเขาโดยโดนเขาบงไวและตำากวาเสนนลงไปจะไมสามารถรบคลนสญญาณวทยไดเลยแตปรากฏวาบางสวนทอยหลงเขาและบางสวนทอยบนพนทใกลๆสามารถรบคลนสญญาณวทยได [2]

10

1.2) สเปกตรมของคล นแม เหล ก ไฟฟ �และก�รจ ำ�แนกคลนแมเหลกไฟฟ� 1.2.1) คว�มหม�ยของสเปกตรม คลนแมเหลกไฟฟาทมความถตอเนองกนเปนชวงๆและแตละชวงกจะถกจำาแนกโดยความถทมไมเทากนและ ชวงของแตละความถของคลนเรยกวา สเปกตรมและสเปกตรมนจะมคณสมบตทเหมอนกนคอ เคลอนทไปไดดวยความเรวเทากบแสงและมพลงสงผานไปพรอมกบคลน

1.2.2) ต�ร�งจดเรยงคลนแมเหลกไฟฟ�ดวยคว�มถและคว�มย�วคลน ความถหมายถงจำานวนรอบของการเปลยนแปลงตอวนาทซงในปจจบนนใชเรยกวา Hertz หรอ Hz แทน ความยาวคลนหมายถงคอระยะหางระหวางสนคลนกบสนคลนหรอทองคลนกบทองคลนหนวยทนยมใชวดกนเปนเมตร

ตารางท 1 คลนแมเหลกไฟฟาและการใชงาน[3] ค ว � ม ถ (ชอ)

คว�มย�วคลน ก�รใชง�น

ต ำา ก ว า 30 มากกวา ใชสอสารทางทะเล

11

KHz (VLF) 10 Km 30 - 300 KHz (LF)

1 - 10 Km ใชสอสารทางทะเล

0.3 - 3 MHz (MF)

0.1 - 1 Km ใชสงคลนวทยระบบเอเอม

3 - 30 MHz (HF)

10 - 100 m

ใชสงวทยคลนสนสอสารระหวางประเทศ

30 - 300 MHz (VMF)

1 - 10 m

ใชสงคลนวทยระบบเอฟเอมและคลนโทรทศน

0.3 - 3 GHz (VHF)

10 - 100 cm ใชสงคลนโทรทศนและไมโครเวฟ

3 - 30 GHz (SHF)

1 - 10 Cm ใชสงคลนไมโครเวฟและเรดาร

1.3)  ประเภทของคลนแมเหลกไฟฟ� โดยทวไปคลนแมเหลกไฟฟาอาจแบงออกเปน 2 ประเภทใหญๆ ค อ คลนด น ( GROUND WAVE ) กบ คลนฟา (SKY WAVE ) คลนดน คอ คลนแมเหลกไฟฟาทเดนทางอยในระยะใกลๆผวโลกหรอตรงสวน โคงของโลกนนเอง สวนคลนฟา คอ คลนทเกดจากการเดนทางของคลน ดวยมมกวางหรอมมปานและจะเดนทางจากโลกพงออกไปยงบรรยากาศจนถงเพดานฟาและเกดการสะทอนกลบลงมาบนโลก สามารถจดองคประกอบของคลนแมเหลกไฟฟาแบงออกเปน 4 องคป ร ะ ก อ บ ค อ ค ล น ผ ว ด น (SURFACE WAVE ), ค ล น ต ร ง ( DIRECT WAVE ) , คลนสะทอนดน ( GROUND REFLECTED WAVE ) แ ล ะ ค ล น ห ก เ ห โ ท ร ด โ ป ส เ ฟ ย ร ( REFLECTED TROPOSHRIC WAVE )[4]

12

1.) คลนผวดน (SURFACE WAVE ) หมายถง คลนทเดนทางหรอเคลอนทไปตามพนผวโลกอาจจะเปนพนผวดนหรอผวนำากได

รปท 1 คลนฟาและคลนดน[16]

2.) คลนตรง ( DIRECT WAVE ) หมายถงคลนทเดนทางหรอเคลอนทเปนเสนตรงจากสายอากาศสงผานบรรยากาศตรงไปยงสายอากาศรบโดยไมไดมการสะทอนใดๆ

3.) คลนสะท อนด น ( GROUND REFLECTED WAVE ) หมายถง คลนทออกมาจากสายอากาศไปกระทบผวดนแลวเกดการสะทอนไปเขาทสายอากาศรบ

13

มม คลน

คลน

เขตสกบ

ไอโอโน

ระยะทาง

4.) คลนหกเหโทรโปสเฟยร หมายถง คลนหกเหในบรรยากาศชนตำาของโลกทเรยกวา ชนโทรโปสเฟยร เปนชนบรรยากาศชนแรกเมอเราออกสอวกาศ การหกเหมใชเหมอนกบการหกเหปกตทเกดขนจากการเปลยนแปลงความหนาแนนของชนบรรยากาศของโลกกบความสง แตเปนการหกเหทเกดการเปลยนแปลงความหนาแนนของชนบรรยากาศอยางทนททนใด[4]

รปท 2 องคประกอบของคลน[4]

14

คลน คลน

คลน

คลนสาย สาย

ไอโอโน

บทท 2พนฐ�นท�งฟสกสของคลนแมเหลกไฟฟ�และก�รประยกตใช

2.1) ทฤษฎของคลนแมเหลกไฟฟ�และสมก�รของแมกซเวลล 2.1.1) ทฤษฎคลนแมเหลกไฟฟ� สนามไฟฟาและสนามแมเหลกเปนสนามทมลกษณะทวาจะมคาคงทเสมอไมขนอยกบเวลา ขนาดของสนามจะแปรคาไปตามระยะทางจากแหลงกำาเนดสนามไปยงตำาแหนงทตองการหาสนามนน และจากในอดตไดกลาวเอาไววาปรากฏการณไฟฟาและแมเหลกเปนปรากฏการณทแยกจากกนอยางเดดขาด จนถง ค.ศ. 1865( พ.ศ. 2408 ) เจมส เคลรก แมกซเวลล ( James Cleark Maxwel ) ไดเสนอสมการเกยวกบทฤษฎแมเหลกไฟฟา 4 สมการ และยงกลาวดวยวาสนามแมเหลกและสนามไฟฟาสามารถเดนทางรวมกนในอวกาศได และไดเรยกวา คลนแมเหลกไฟฟา[5] 2.1.2) สมก�รแมกซเวลล สมการแมกซเวลลทงส สมการไดมาจากการรวบรวมกฎทสำาคญๆซงเปนรากฐานของวชาแมเหลกไฟฟารายละเอยดของแตละสมการมดงน

15

1.) สมการแรกจะเปนกฎของเกาสสำาหรบสนามไฟฟาไดกลาวไววาฟลกซทงหมดผานพนทปดจะมคาเทากบประจสทธภายในผวปดเสมอ ดงสมการ

(สมการท 2.1.1)

จากสมการจะเหนวาเสนแรงของสนามไฟฟาจะมลกษณะเปดเสนแรงจะเร มตนจากประจบวกไปยงประจลบ และจากการอนทเกรตรอบผวปดจากสมการท 2.1.1 สามารถเขยนแทนไดดวยอนทเกรตเชงปรมาตร โดยใชทฤษฎไดเวอรเจนซ ( divergence theorem ) ดงน

( สมการท 2.1.2 )

จากสมการท 2.1.1 เปลยนประจ q ใหอยในรปของความหนาแนนประจ(p) คณดวยปรมาตรยอยเลกๆ( dv ) จะได

q = กฎของเกาส จะไดดงน

สามารถนำาไปเขยนไวในรปสมการเชงอนพนธไดดงน ( สมการท 2.1.3 ) 2.) สมาการทสองจะเปนกฎของเกาสส ำาหรบสนามแมเหลก เพราะวาเสนแรงแมเหลกจะเปนวงปดเสมอ และเสนแรงแมเลกทพงเขาสผ วปดจะมคาเทากบเสนแรงแมเหลกทพงออกจากผวปด ดงนนจำานวนเสนแรงสทธทผานผวปดหนงๆจงมคาเปนศนย ดงสมการน

( สมการท 2.1.4)

16

อาศยทฤษฎไดเวอรเจนซจะได ( สมการท 2.1.5 )จากสมการท2.1.5 จะเหนความแตกตางระหวางสนามแมเหลกและไฟฟาน เราไมสามารถพบขวแมเหลกอสระ เหมอนกบทไดพบประจอสระ 3.) สมการทสามเปนสมการทเกยวกบการเกดแรงเคลอนไฟฟาเหนยวนำาของฟาราเดย จะสามารถแสดงใหเหนไดวาการเปลยนแปลงคาของสนามแมเหลกทำาใหเกดแรงเคลอนไฟฟาเหนยวนำา หรออกในหนงกคอทำาใหเกดสนามไฟฟาขนจากกฎของฟาราเดยจะไดวา แรงเคลอนไฟฟาเหนยวนำารอบวงจรปด = -

หรอ ( สมการท 2.1.6 )สามารถเปลยนรปการอนทเกรตรอบเสนปดใหเปนการอนทเกรตเชงพนทโดยอาศยทฤษฎของสโตกส ( Stoke’s Theorem ) ไดดงน ( สมการท 2.1.7 )สมการท 2.1.6 สามารถเปลยนรปไดใหม

( สมการท 2.1.8 )และจากสมการท 2.1.8 นจะเปนจรงเสมอกบทกๆผวยอย ds เขยนใหอยในรปเชงอนพนธจะไดเปน

17

( สมการท 2.1.9 ) 4.) สมการทส เปนกฎของแอมแปร ซงเขยนเปนสมการไดดงน ( สมการท 2.2.10 )จากสมการท 2.1.10 น เปนการหมนเวยนของสนามแมเหลกไปตามเสนปดลอม และ L จะเทากบกระแสทไหลผานพนททถกปดลอมดวยเสนปดนนเสมอสมการนใชไดเฉพาะกรณทสนามแมเหลกและกระแสไฟฟาไมแปรเปลยนตามเวลาแตถาบรเวณนนมการเปลยนแปลงฟลกซไฟฟาหรอขนาดประจมการเปลยนแปลงเมอเทยบกบเวลาจะตองคดกระแสไฟฟาทเกดขนในกรณนดวยกระแสไฟฟานมชอเรยกวา กระแสไฟฟา“การขจด ” ( displacement current,Id )กระแสไฟฟาขจดหาไดจากสตร

(สมการท 2.1.11)

เมอรวมรวมกระแสการขจดเขาไปดวย สมการท 2.1.10 จะได ( สมการท

2.1.12)

แทนคา และ Id จากสมการท 2.1.11

ใชทฤษฎของสโตส สมการท 1.3.7

18

เขยนใหอยในรปเชงอนพนธจะได

( สมการท 2.1.13)

เมอเปรยบเทยบสมการท 2.1.13 กบสมการท 2.1.9 จะเหนวามลกษณะคลายคลงกนมากถาใหความหนาแนนกระแสไฟฟา ในสมการท2.1.13 มคาเทากบศนย จะเหนวาการเปลยนแปลงสนามไฟฟาทำาใหเกดสนามแมเหลก เชนเดยวกบสนามแมเหลกทมการเปลยนแปลงทำาใหเกดสนามไฟฟาหรอแรงเคลอนไฟฟาเหนยวนำา[5]

2.1.3) ก�รประยกตใชสม�ก�รแมกซเวลลส ำ�หรบก�รสอส�ร 2.1.3.1) ก�รคนพบและก�รทดสอบคลนแมเหลกไฟฟ�ของ Heinrich Hertz คลนแมเหลกไฟฟา ถกคดคนโดยเจมสแมกซเวลล (James c. Maxwell) เมอสามรอยกวาปมาแลว ตอมา ไฮรชเฮรตซ (Heinrich Hertz) เปนผทดลองพสจนวาคลนแมเหลกไฟฟานเปนพลงงานทใชไดจรง เฮรตซ เกดทเมองฮมบรรก ประเทศเยอรมนนแรกเรมเขาคงใจจะเปนวศวกร แตแลวกหนมาศกษา ดานฟสกสกบนกฟสกสผมชอเสยง คอ เฮลมโฮลท (helmholth) และ เคยรชอฟฟ(Kirchhoff) ป ค.ศ. 1885( พ.ศ. 2428) เฮรตซไดรบการชกชวนจากวทยาลยเบอรลนใหรวมงานวจยเกยวกบเร องคลนแมเหลกไฟฟา ท ำาใหอก 2 ป ตอมา ค.ศ.1887( พ.ศ. 2431)ไดคนพบบางสงซงมความสำาคญมาก นนคอ

19

คล นว ท ย ก า รท ดล อง ข อ ง เฮ ร ต ซ ไ ด พ ส จน ว า คล น ว ท ย เ ป นคลนแมเหลกไฟฟาไมใชคลนเสยง เฮรตซทดลองสงกระแสไฟฟาผานลกกลมโลหะลกหนงใหไปยงอกลกหนงในหองเดยวกน โดยใชอากาศเปนตวกลางเพราะในอากาศมอเธอร ซงสามารถเปนสอใหคลนแมเหลกไฟฟาผานได สามารถตรวจจบคลนนไดโดยใชลวดมาขดใหเปนหวง และเมอเคลอนยานหวงนไปรอบๆหองสามารถคำานวณรปรางคลนได เฮรตซพสจนใหเหนวา คลนวทยมอยจรงและแตกตางจากคลนแมเหลกไฟฟาชนดอน คอ มอตราเรวเทากบแสง สามารถสะทอนและหกเห[6] 2.1.3.2) ก�รสงสญญ�ณคลนแมเหลกไฟฟ�ของม�รโคน และ เบร�น 2.1.3.2.1) ยคเรมตน ในยคแรกๆมนษยเราไดรจกแสงไฟเปนเคร องมอในการตดตอสอสารกน เชน นำาแสงตะเกยงมาใชในยามมดไดและแสงและแสงแดดทสะทอนจากกระจกเงาเวลากลางวน และหลกทส ำาคญในการสอสารในยคน คอ จะมการเปลยนแปลงความเขมของแสงจากมากไปหามาก เพอเปนการสงสญญาณหรอเปนสญลกษณบางอยางในการสอความหมายรวมกน และจะตองมขอตกลงกนเกยวกบสญญาณนนๆกอนดวย

2.1.3.2.2) รหสมอรส (Morse code ) เปนรหสยคแรกๆทมการคนพบและไดนำาเอามาใชโดย มารโคน และ เบราน ทงสองไดนำาเอาคลนคลนวทยทมความยาวคลนทมทงยาวและสนนำามาใชประกอบกนขนเปนตวอกษรทละตว และในเวลาตอมาสามารถสอสารดวยเสยงได หลงจากนนกประสบความสำาเรจโดยสามารถสอสารดวยภาพไดจากการอาศยการเปลยนแปลงของคลนพา( คลนพา คอ คลนแมเหลกไฟฟาทม ความถสงและมความถเทาๆกบความถของคลนวทย )

20

2.1.3.2.3 ) หลกการและการสงวทยโทรเลขดวยรหสมอรส การสงวทยโทรเลขดวยรหสมอรส ดงทไดกลาวเอาไวแลว แลววา รหสมอรสเปนรหสทใชงานโดยนำาความยาวของคลนวทย คอ จะใชความยาวทสนบางยาวบางในการสงสญญาณ ดงนนการสงวทยโทรเลขดวยรหสมอรสนกจะใชหลกการดงกลาว และการสงสญญาณนนกจะมเครองสงสญญาณ เครองสงสญญาณนมความสำาคญมากจะทำาหนาทเปนแหลงกำาเนดคลนความถสงโดยจะมความถเทาความถของคลนวทยโดยจะนำาไปใชเปนคลนพานนเอง และการทเราจะบงคบใหคลนมชวงสนหรอยาวเพอสงสญญาณออกไปเปนรหสหรอสญญาณทเขาใจกนได กตองมการ โมดเลตสญญาณ ( โมดเลตสญญาณ คอ กระบวนการของการนำาสญญาณทตองการใสหรอ ผสมเขากบคลนวทยหรอเรยกอกอยางหนงวา คลนพา )เมอสญญาณมาพรอมกบคลนพาจะมการแยกสญญาณทต องการออกจากตวคลนพาอกท หน งเพ อท จะได สญญาณทเร า ตองการออกมา โดยใชเคร องตรวจวด ( Detector ) ( Detector คอ เครองทแยกเอาสญญาณทตองการออกจากคลนพา) และรหสหรอสญญาณทไดนนสามารถนำามาบนทกไวดวยเครองรบโทรเลขหรอเครองรบโทรพมพ จะไดพมพออกมาเปนขอและอานไดเลย[5]

รปท 3 แสดงรปของสญญาณและรปสญญาณทถกโมดเลตแลว[5]

21

สญญาณเสยง คลนพา คลนวทยทโมด

2.2) ก�รเดนท�งของคลนแมเหลกไฟฟ� 2.2.1.) ก�รเดนท�งของคลนย�วและคลนป�นกล�ง ( LF,MF ) และก�รนำ�ไปใชง�นด�นก�รสอส�ร 1.) คณสมบตการเดนทางของคลนยาว( LF ) การเดนทางของคลนยาวนนมท ง SURFACE WAVE หรอ คลนผ วด น และ ( SKY WAVE ) หรอคลนฟา คลนทเดนทางตามผวโลกของคลนยาวนนความถยงตำาเทาไหร จะสามารถใหคลนไปไกลเทานน นอกจากนนคลนทเดนทางผานบรเวณทมความชนจะทำาใหคลนนนเคลอนทไปไดไกลกวาบรเวณทแหงแลง และคลนทเดนผานบนผวนำาทะเลคลนจะสามารถเคลอนทไปไดไกลมาก[7] 2.) คณสมบตการเดนทางของคลนปานกลาง ( MF ) การเดนทางของคลนปานกลางนน ตอนกลางวนนนสวนใหญคลนจะเคลอนทและเดนทางไปไดแคพนผวโลกเทานน สวนตอนกลางคนจะมทงคลนท เดนทางตามผวโลกและมคลนทสะทอนจากชนบรรยากาศชนไอโอโนสเฟยรและ IONOSPNERE WAVE ของคลนวทยทมความถปานกลางนนในตอนกลางวนจะมคานอยมากอยทความถไมเกน 1000 KHz [7] ก�รใชง�นของก�รเดนท�งแบบ LF,MF สำ�หรบก�รสอส�ร

1. วธหยงนำ�ลกดวยคลนเสยงสะทอน

การหยงนำาลกดวยคลนเสยงสะทอน เปนวธการวดระดบความลกนำาทะเลเพอศกษาถงลกษณะภมประเทศพนทองทะเล โดยใชเคร องมอวดความลกนำาทสงสญญาณคลนเสยง ขนาดความถ 200 KHz

22

จากเครองแปลงกำาลงรบ-สงคลนเสยง (transducer) ไปตกกระทบพนทองทะเลและสะทอนกลบขนมายงตวรบสญญาณคลน ระยะเวลาทคลนเสยงเดนทางไป-กลบ จะถกแปลงเปนหนวยระยะทางโดยเคร องประมวลผลขอมล แลวพมพออกมาบนกระดาษเปนภาพตดขวางแสดงระดบความลกนำาแบบตอเนอง ขอมลความลกนำาทไดจะนำามาปรบคาใหเปนระดบความลกนำาเมอนำาลงตำาสด โดยเทยบกบระดบนำาขน-ลง ประจำาวน ณ เวลาทส ำารวจ ในมาตรานำาน านนำาไทย ซ งค ำานวณโดยกรมอทกศาสตร กองทพเรอ

23

เครองกำาเนดพลงงาน

ตวสงสญญาณตวรบสญญาณ

ตววดระดบ

หองบนทก

ตวรบ-สงสญญาณ

รปท 4 ภาพแสดงวธการสำารวจและสอสารทางทะเล [8]

2. ใชสงคลนวทยระบบเอเอมและเอฟเอม เครองสงวทยระบบเอเอมและเอฟเอมนนประกอบดวยสวนทเปนมอดดเลเตอร ซงเปนวงจรทนำา เอาสญญาณขอมลไปมอดดเลตตวพา ผลทไดจะเปนสญญาณเอเอมหรอเอฟเอม ทมความถศนยกลางอยท ความถของตวพา หลงจากนนจะถกขยายใหมกำาลงสงเทาทตองการ แลวจงสงสญญาณไปยงเสาอากาศ เพอใหแผกระจายเปนคลนวทยออกไป เครองรบวทยเอเอมและเอฟเอมทมขายในทองตลาดจะเปน เคร องรบทเรยกวา ระบบซเปอรเฮตเทอโรไดน (superheterodyne) โดยมหลกการทำางานอยางคราวๆ ดง ตอไปน สวนแรกของเครองรบคอ เสาอากาศ ซงจะทำาหนาทแปลงคลนวทยเปนสญญาณไฟฟาปกตสญญาณนจะ ออนมาก สญญาณทไดรบจะออนลงถาระยะทางจากเครองสงเพมขน เสาอากาศนจะรบคลนวทยจำานวน มากมายทอยในอากาศ ดงนนจงจำาเปนตองมวธการกรองเอาสญญาณทไมตองการออก เพอทเคร อง รบจะไดเลอกเฉพาะสถานวทยทตองการ วธการกรองจะใชเทคนคทขยบความถของสถานทตองการไปยงความถทคงตวคาหนง ความถคง ตวนเรยกวา ความถไอเอฟ (IF ยอมาจาก intermediate frequency) ระบบเอเอมจะใชความถ 4.55 กโลเฮรตซ และระบบเอฟเอมจะใชความถ 10.7 เมกะเฮรตซ แลวจงผานวงจรกรองหรอฟลเตอรทปลอย ให

24

ตวรบสงสญญาณ

ชน

หนดน

ความถไอเอฟและใกลเคยงผานไดเทานน วงจรกรองนเรยกวาไอเอฟฟลเตอร วงจรททำาหนาทขยบ ความถนนเรยกวา วงจรมกเซอร (mixer) ซงทำาการคณสญญาณทรบเขามากบสญญาณไซนทสรางขน ในเครองรบ ความถของสญญาณไซน จะมคาเทากบความถของสถานทตองการ บวกกบ 455 กโลเฮรตซ (หรอ 10.7 เมกะเฮรตซกรณเปนเอฟเอม) ดงเชน ถาตองการรบสถานวทยเอเอมความถ 650 กโลเฮรตซ สามารถปรบปมเลอกสถานบนเครองรบจนหนาปดบอกวา 650 กโลเฮรตซ ปมนเองจะ ไปเปลยนความถของวงจรกำาเนดสญญาณไซน ใหสรางความถท 650+455= 1,150 กโลเฮรตซวงจร มกเซอรจะท ำาหนาท คณสญญาณความถ 1,105 กโลเฮรตซ กบสญญาณทเขามาจากเสาอากาศ ผลของการคณ สองสญญาณเขาดวยกนจะทำาใหเกดสญญาณสองสญญาณ สญญาณทหนงจะมความถเทากบผลตางของความถ ของสญญาณทงสอง สญญาณทสองจะมความถเทากบผลบวกของความถของสญญาณทงสอง [9]

25

รปท 5 ภาพแสดงคลนวทยเอเอมและเอฟเอมพรอมทงคลนตวพาและ สญญาณทตองการสง[9]

2.2.2) ก�รเดนท�งของคลนสนและคลน VHF และก�รนำ�ไปใชง�นด�นก�รสอส�ร

1.) ในการเดนทางของคลนสนถาเดนทางแบบ SURFACE WAVE จะทำาใหการเดนทางของคลนนนไปไดในระยะทางใกลๆเทานน นอกจากนถาเดนทางแบบ TROPOSPHERE WAVE กไมสามารถเ ด น ท า ง ไ ป ไ ก ล ๆ ไ ด เ ช น เ ด ย ว ก น น อ ก จ า ก จ ะ เ ด น ท า ง แ บ บ IONOSPHERE เทานนทจะเดนทางไปไดไกลมาก ดวยเหตนคลนสนจงใชในงานการสอสารระยะทางไกลๆ[21]

26

เอฟ

เอเอม สญญาณท

ตวพา

2.) การเดนทางของคลน VHF ลกษณะการเดนทางของคลนประกอบไปด วย DIRECT WAVE กบ GROUND REFLECTED WAVE ในกรณทสายอากาศของเครองรบอยไมสงจากพนดนแลวละกจะม SURFACE WAVE เพมขนมาอกดวย และระยะทางสงสดของการเดนทางของคลนจะมคาเทากบความยาวของเสนระยะสายตาสงสดระหวางสายอากาศสงกบสายอากาศรบ [7]

ก�รใชง�นของก�รเดนท�งแบบคลนสนและคลน VHF 1. ใชสงคลนโทรทศนและไมโครเวฟ คลนโทรทศนและไมโครเวฟมความถชวง 108 - 1012 Hz ม ประโยชนในการสอสาร แตจะไมสะทอนทชนบรรยากาศไอโอโนสเฟยร แตจะทะลผานช นบรรยากาศไปนอกโลก ในการถายทอดสญญาณโทรทศนจะตองมสถานถายทอดเปนระยะ ๆ เพราะสญญาณเดนทางเปนเสนตรง และผวโลกมความโคง ดงนนสญญาณจงไปไดไกลสดเพยงประมาณ 80 กโลเมตรบนผวโลก อาจใชไมโครเวฟนำาสญญาณจากสถานสงไปยงดาวเทยม แลวใหดาวเทยมนำาสญญาณสงตอไปยงสถานรบทอยไกล ๆ เนองจากไมโครเวฟจะสะทอนกบผวโลหะไดด จงนำาไปใชประโยชนในการตรวจหาตำาแหนงของอากาศยาน เรยกอปกรณดงกลาววา เรดาร โดยสงสญญาณไมโครเวฟออกไปกระทบอากาศยาน และรบคลนทสะทอนกลบจากอากาศยาน ทำาใหทราบระยะหางระหวางอากาศยานกบแหลงสงสญญาณไมโครเวฟได [10]

27

2.2.3) ก�รเดนท�งของคลน UHF และ SHF และก�รนำ�ไปใชง�นด�นก�รสอส�ร ถาบรรยากาศเปนตวกลางแบบ HOMOGENEOUS และนอกจากนนถาผวโลกเปนผวแบนราบแลวละกการเดนทางของคลนจะเปนแบบ DIRECT WAVE และถาคลนอยใน TROPOSPHERE นนในสภาพปกตความสงของบรรยากาศยงสงมากความกดดนและอณหภมจะมคานอยลงและการเดนทางของคลนนนจะเปลยนแปลงไปตามคาคงทของการเดนทางของตวกลางนนๆดวย ดงนนในกรณทคลนวทยเดนทางใน TROPOSPHERE มนกจะเปลยนแปลงตามคาคงทของการเดนทางของบรรยากาศดวย [7]  ก�รใชง�นของก�รเดนท�งแบบคลน UHF และ SHF สำ�หรบก�รสอส�ร 

1. ก�รถ�ยภ�พดวยเครองสงเรด�ร

การถายภาพดวยเครองสงเรดารนนกคลายๆกบการถายภาพดวยกลองถายรปดวยไฟแฟลชนนเอง คอตวกลองฉายแสงออกมาโดยตรงใหไปกระทบกบวตถแลวบนทกแสงทสะทอนกลบมายงตวกลอง เพยงแตตางกนตรงทแสงทฉายออกมานมพลงงานหรอความถตางกนตามแตวาจะเปนคลนแสงทมองเหนไดดวยตาเปลา หรอคลนวทย คลนทงสองชนดนตางกเปนคลนแมเหลกไฟฟาดวยกนทงนน เพยงตางกนตรงทมพลงงานไมเทากน จงสงผลใหความยาวคลนและความถของคลนไมเทากน ไฟแฟลชของกลองถายรปนนจะฉายแสงทมองไดดวยตาเปลาไปยงวตถ แลวแสงนนกสะทอนกลบมาผานเลนส ไปบนทกลงบนแผ นฟล มภายในต วกล อง แต ในเคร อง เรดารน นจ ะ ใช จานรบ

28

คลน(antenna) และคอมพวเตอรบนทกคาของคลนวทยทสะทอนกลบเปนจำานวนตวเลข (digital computer tape) มาบนทกภาพทถายไว แทนทจะใชเลนสกบฟลมมาบนทกภาพ และเมอปฏบตงานเสรจกเอาขอมลทเปนคาตวเลขนน มาแปรกลบเปนคาความเขมของคลน ซงกคอเปลยนใหเปนคาความเขมของแสง กสามารถแปลเปนรปไดใหเราเหนเปนภาพ ภาพทเราเหนจากการถายดวยเคร องเรดารน น กมาจากคลนวทยทสะทอนกลบจากวตถ มายงจานรบคลนนนเอง เคร องมอเรดารโดยทวไปนนคอเคร องมอเสาะหาคลนวทย และคำานวณระยะทางเดนทางของคลน โดยวดก ำาลงคลน และเวลาเดนทางไปกลบของสญญาณไมโครเวฟ ซงจานเรดารสงออกไป แลวสะทอนกลบมาจากผวพนหรอวสดทอยหางออกไป จานเรดารสงคลนและรบคลนสลบกนไป ในความยาวคลนไมโครเวฟทแนนอนความยาวหนง โดยทวไปแลวเปนความยาวคลนระหวาง 1 เซนตเมตร ถง 1 เมตร หรอทมความถระหวาง 300 เมกาเฮรซ ถง 30 จกกาเฮรซ และคลนทสงรบจากจานในแตละคร ง จ ะต อ ง อ ย บ นพ น ร ะ นา บ เ ด ยว ก น (same polarization) เนองจากคลนเดนทางตามแนวนอน หรอตามแนวขวางเทานนสำาหรบเคร องมอถายภาพเรดารน น จะสงคลนเปนแผงกำาลงสงประมาณ 1500 คลนตอวนาท ไปยงเปาหมายทตองการจะถายภาพ โดยแตละคลนจะมความกวาง หรอความยาวนานของคลนประมาณ 10 ถง 50 ไมโครวนาท(1/1000 วนาท) แผงคลน (bandwidth) นโดยทวไปแลว จะเปนคลนทงชด ทครอบคลมความถระหวางชวงสนๆ ซ งมศนยกลางความถ อยตรงความถทเลอกไวสำาหรบเครองมอเรดารนนๆ แผงคลนโดยทวไปจะตกประมาณความถระหวาง 10 ถง 200 ๐ เมกาเฮรซ เวลาเราเรยกวา แผงคลน 50 เมกาเฮรซนน จะหมายถงแผงคลนทความถตรงกลาง เทากบ 50 MHz แตจะรวมไปทงคลนความถสนยาว

29

รอบจดศนยกลาง ไปตามกำาหนดความกวางของแผงไวดวย เชน อาจจะรวมตงแต 40 ถง 60 MHz ถากำาหนดใหแผงคลนมความกวาง 20 MHz [11]

บทท 3อปกรณก�รสอส�รดวยคลนแมเหลกไฟฟ�และหลกก�ร

ท�งฟสกสในก�รสอส�ร

การสอสารในปจจบนนมความกาวหนาทางเทคโนโลยสงมากและโดยเฉพาะการสอสารทนำาเอาความรทางดานฟสกสนำาไปใชและพฒนาเคร องใชทเกยวของกบการสอสารนนไดเกดสงใหมๆ ทลำาสมยขนมาเร อยๆอยางไมหยดยงและจากสงประดษฐทเกดขนนทำาให เกดตดตอสอสารและเชอมโยงกนไดบนโลกนอยางไรพรมแดน3.1) โทรศพทมอถอ โทรศพทมอถอเปนอปกรณการสอสารดวยคลนแมเหลกไฟฟาชนดหนงทใชกนทวไปในปจจบนสามารถแยกระบบโทรศพทออกเปน 2 แบบ คอ แบบแอนะลอกและแบบดจตอล ระบบโทรศพทแบบแอนะลอกจะใชการสงสญญาณแบบเอฟเอม ในระบบโทรศพทแบบดจตอลนน การสงสญญาณระหวางชมสายกบผใชจะสงแบบดจตอล โดยทเสยงพดจะถก นำาไปเขาเครองสรางรหส (coder) เครองสรางรหสนจะแบงเสยง

30

พดเปนชวงๆ ชวงละประมาณ 0.02 วนาท แลวดงเอาคาสำาคญ (ดงเชน ความถ เสยงสงตำา) ของเสยงพดแตละชวงออกมา คาสำาคญเหลา นจะถกแปลงเปนสญญาณไบนาร ในปจจบนเคร องสรางรหสสำาหรบเสยงพดจะใหสญญาณไบนารประมาณ 8000-13000 บทตอวนาท หลงจากทสญญาณไดรบทสถานฐานแลว กจะถกถอดรหส กอนทจะถกสง ไปตามเครอขายโทรศพทไปยงจดหมายปลายทาง [12] หลกก�รท�งฟสกสของระบบสอส�รท�งโทรศพท 1. วธก�รสงและรบสญญ�ณโทรศพท 1.) ใชวธการสะทอนกลบ เปนการเปลยนทศทางของคลนโดยทนท 2.) ใชวธการหกเหของคลน เชนถาเกดวาอยในหองทมกระจกปดลอมไวกยงสามารถรบคลนหรอสามารถใชโทรศพทไดอยเพราะคลนแมเหลกไฟฟามคณสมบตของการหกเห 3.) ใชวธการการเบยงเบนของคลน วธนสวนมากจะเหนไดชดตรงบรเวณทเปนหบเขาเพราะการทจะรบคลน ไดนนจะตองไมอยตรงทภเขาบงสญญาณของคลนแตจะสามารถรบสญญาณคลนไดทกทนอกจากบรเวณทภเขาบงสญญาณสนท เทานน

2. ก�รแปลงสญญ�ณเสยงเปนสญญ�ณไฟฟ�และก�รขย�ยสญญ�ณ ขณะทพดโทรศพทนน คลนเสยงหรอสญญาณเสยงทออกจากปาก จะไปทำาใหแผนไดอะแฟรมของไมโครโฟน ทอยในตวกระบอกโทรศพทสน (ดรปท 3.1 ประกอบ) เมอแผนไดอะแฟรมสนจะมผลทำาใหมสญญาณไฟฟาออกมาจากไมโครโฟน ถาเอาเครองมอชนดหนงทเรยก

31

วา ออสซลโลสโคป (Oscilloscope) ดรปของสญญาณ ทงสองชนดจะพบวามล กษณะเหมอนก น เรยกสญญาณไฟฟาท ออกมาจากไมโครโฟนนวา เปนสญญาณไฟฟาแบบอะนาลอก (analog) ซงมล กษณะเฉพาะค อการเปลยนแปลงความตางศกยไฟฟาหรอการเปลยนแปลงของสญญาณไฟฟาเมอเทยบกบเวลาจะมคาตอเนองกน และมรปรางเหมอนสญญาณตนฉบบ

รปท 6 รปแสดงการแปลงสญญาณเสยงเปนสญญาณไฟฟา [13]

รางกายมนษยสามารถสงสญญาณแบบตอเนองหรอแบบอะนาลอก ไดหลายวธ เชนการพด เสยงทพดออกมานนทงความถและความดงของเสยงจะเปลยนแปลงแบบตอเนอง การเคลอนไหวสวนตาง ๆ ของรางกายกเป นแบบตอเนอง การรบร ก เชนก น ได ยนเสยงทมการเปล ยนแปลงแบบตอเน อง มองเหนภาพท มความเขมของแสงเปล ยนแปลงแบบตอเน อง มองเหนภาพท มความเขมของแสงเปลยนแปลงแบบตอเนองการสมผสทรบรไดจากแรงกดทผวหนงกเปน

32

แผนไดอะเเฟรมของ

คลน สญญาณ

แผนไดอะแฟรมของ

แบบตอเนอง แตทกลาวมานเปนการรบรในการด ำารงชวตแบบปกตเทานน ถามเหตการณบางอยางทผดปกตเกดขน การรบรจะไมเปนแบบตอเนองนนคอมการเปลยนแปลงอยางรวดเรวมาก เชน เสยงปน เสยงประทด เสยงระเบด ซงเกดจากการเปลยนแปลงความดนของอากาศอยางรวดเรว การรบรของหจะเปนแบบฉบพลนอาจทำาใหแกวหฉกขาดได การมองเหนฟาผาหรอแสงแฟลชถายรปกทำาใหตารบรความเขมแสงอยางฉบพลน ทำาใหตาพรา ทยกตวอยางเหลานกเพอใหผอานไดนกภาพของการเปลยนแปลงแบบตอเนองหรอแบบอะนาลอก ในขอบเขตปกต กบการเปลยนแปลงแบบฉบพลนวาเปนอยางไร ขณะทเราพดโทรศพทจะสญญาณไฟฟาทเปนแบบอะนาลอก ออกมาจากไมโครโฟนทกระบอกพด สญญาณไฟฟานจะถกสงไปตามสายไฟฟาจนมาถงผฟง สญญาณไฟฟาจะถกลำาโพงเปลยนใหเปนสญญาณเสยงใหผฟงไดยน และในทำานองเดยวกนกไดยนคสนทนาพดดวย ในแบบเรยนตาง ๆ กลาวถงการสอสารในลกษณะเชนนเพอใหนกเรยนเขาใจไดงายไมไดกลาวถงรายละเอยดวามตวแปรอนใดเขามารบกวนการสงขอมลหรอขอความในระหวางการสอสาร ในสภาพความเปนจรงสายไฟฟาทเปนสายทองแดงหรอโลหะผสมอนใด จะมความตานทานไฟฟาอย ยงสายยาวมากเทาไรความตานทานไฟฟากจะยงเพมขนเทานน เมอพดโทรศพทสญญาณไฟฟาทออกมาจะถกความตานทานของสายไฟฟาทยาวมากทำาใหขนาดของสญญาณไฟฟาลดลง กวาจะถงผฟงปลายสายกไมอาจทำาใหลำาโพงทำางานได ถาเปนการสอสารขามจงหวดขนาดของสญญาณไฟฟากจะยงนอยลงอกและถาเปนการสอสารขามทวปจะเปนเชนไร

33

รปท 7 รปแสดงองคประกอบของโทรศพท [13]

เมอเปนเชนนวงจรขยายสญญาณไฟฟาจงเขามามบทบาทสำาคญในการสอสาร กอนทขนาดของสญญาณไฟฟาจากผพดจะลดลงตำาเกนไป กจะตองมการขยายสญญาณไฟฟา จากนนจงสงตอไปอก ถาผฟงหรอผรบอยหางจากผพดมากเทาไร จำานวนครงของการขยายสญญาณไฟฟากจะ

34

Microphone

Resistance

Speaker

ยงมากขนเทานน นนคอในระบบการสอสารตองมสถานขยายสญญาณไฟฟาอยเปนระยะ

รปท 8 รปแสดงเครองขยายสญญาณและสญญาณของผสงและรบ[13]

35

Micophone

Speaker

Repeater

Repeater

Repeater

สญญาณผ สญญาณ

(ดรปท 8 ประกอบ) ในสมยทใชสายไฟฟาอยางเดยวนนสถานขยายสญญาณไฟฟาหรอทเรยกวา repeater นนจะอยค อนขางใกลกน เพราะความตานทานไฟฟาของสายไฟมคามากตองมการขยายบอยครง ตอเมอมการใชคลนแมเหลกไฟฟาหรอคลนวทย คลนไมโครเวฟ การสงสญญาณหรอการสอสารดวยวธนกไมตองใชสายไฟฟาแลว แตกตองมการขยายสญญาณไฟฟาอยเชนเดยวกน เพราะการสญเสยพลงงานของคลนแมเหลกไฟฟาหรอคลนวทยในอากาศยงมอย ดงทเราเหนมการตดตงสถานไมโครเวฟของแตละจงหวดเพอสงสญญาณตอๆกนไป [13]

3.2) โทรทศน

โทรทศนเปนเคร องใชหรออปกรณการสอสารชนดหนงโดยจะมหนาทในการรบคลนสญญาณแลวแปลงคลนหรอสญญาณเหลานนใหเกดเปนเสยงและภาพได โดยจะมชองสญญาณใหเลอกใชชองสญญาณแตละชองจะมความถแตกตางกนออกไปเชน ชอง 3 , ชอง 9 , ชอง 7 เหลานเปนตน ดงนนการทจะสามารถรบสญญาณไดทกชองนนกจะมอปกรณทชวยรบสญญาณคอเสาอากาศ

เ ส า อ า ก า ศ ม ห น า ท ร บ ส ญ ญ า ณ โ ท ร ท ศ น ท ส ง ม า เ ป นคลนแมเหลกไฟฟาหรอคลนวทยโดยจะมแผงวงจรตดอยเพอแยกความถไวหรอกลาวคอจะสามารถรบสญญาณดวยความถตางๆไดในเสาอากาศเพยงอนเดยว

หลกก�รท�งฟสกสของระบบสอส�รท�งโทรทศน

36

1. ก�รแปลงลำ�แสงอเลกตรอนใหเปนภ�พและก�รแปลงสญญ�ณเสยงใหเปนสญญ�ณไฟฟ�

การกระจายภาพของสญญาณโทรทศนกใชคลนวทยเชนกน เครองรบโทรทศนจะฉายภาพบนจอจำานวน 24 ภาพตอวนาท ทำาใหเหนการเคลอนทของวตถบนจอไดอยางตอเนอง ดงนนภาพแตละภาพจะปรากฏบน จอเพยง 1/24 วนาท ภาพแตละภาพบนจอไมไดปรากฏพรอมกนทงภาพ แตจะปรากฏทละเสน โดยการฉายแสง บนจอจากซายไปขวา เรยงลงมาตามลำาดบ โดยเร มจากดานบนของจอลงมาถงดานลางของจอ รวมทงหมด 525 หรอ 625 เสน แลวแตระบบทใช ลำาแสงทฉายจะเปนลำาแสงอเลกตรอนซงควบคมดวยวงจรอเลกทรอนกส สญญาณทควบคมจะทำาใหเกดความเขมหรอจางของจดตางๆ บนจอ ซงรวมกนเปนภาพทเหมอนกบภาพสงมา จากหองสงของสถานโทรทศน สญญาณทสงออกจากสถานโทรทศนจะไดจากการกวาดหรอสแกน (scan) ภาพบนจอ เครองถาย โดยสแกนทละเสนรวมกนทงหมด 525 เสน (หรอ 625 เสน) ตอภาพในอตรา 24 ภาพตอวนาท สญญาณจากการสแกนจะถกแปลงเปนสญญาณไฟฟา สวนสญญาณเสยงพดจะถกเปลยนเปนสญญาณไฟฟาโดยใช ไมโครโฟน สญญาณเสยงจะมอดดเลตสญญาณตวพายอยโดยใชแบบเอฟเอม กอนทจะน ำาไปรวมกบสญญาณภาพทได จากการสแกน หลงจากนนสญญาณรวมกจะไปมอดดเลตสญญาณตวพาแบบเอฟเอมอกครงหนง สญญาณตวพานจะ แตกตางกนตามชองสญญาณทใชดงเชน สถานโทรทศนชอง 3 จะใชตวพาทมความถ 61.25 เมกะเฮรตซ ชอง 5 ใชสญญาณตวพาทมความถ 77.25 เมกะเฮรตซ

37

สญญาณของสถาน แต ละชองจะมแถบความถ กวางประมาณ ๖ เมกะเฮรตซ อนง สญญาณภาพและเสยงของ โทรทศนจะเปนสญญาณแบบแอนะลอก ปจจบนมการพฒนาระบบโทรทศนแบบดจตอล ซงจะแปลงสญญาณภาพและ เสยงเปนแบบดจตอลกอนจะแพรภาพทางอากาศ ระบบดจตอลจะมภาพทคมชดมากกวาระบบแอนะลอก นอกจากน ยงมการพฒนาระบบโทรทศนทมความละเอยดสง (HDTV = high definition television) ซงจะมจำานวน เสนตอภาพประมาณสองเทาของจำานวนเสนตอภาพในระบบปจจบน [14]3.3) เครองห�ทศวทย เครองหาทศวทย (radio direction-finding) เปนเครองวทยทใชในการหาตำาแหนงทอยของตนเองหรอของผอน โดยอาศยการหาทศของสถานสงคลนวทย ดงนนไมวาจะเปนเวลากลางคน มหมอกจดเครองหาทศวทยกจะสามารถบอกตำาแหนงทอยไดอยางถกตอง สวนประกอบสำาคญของเคร องหาทศวทย ไดแก สายอากาศรปหวง (loop) และสายอากาศสองแฉก (dipole) หรออนๆ ถาใชสายอากาศรปหวงจะไดรบสญญาณแรงทสดเมอแนวแกนตงฉากกบทศทางของคลนวทย และจะไดรบสญญาณเบาทสดเมอแนวแกนขนานกบทศทางของคลนวทย แตถาใชสายอากาศสองแฉกจะไดรบสญญาณแรงทสดเมอตวสายอากาศตงฉากกบทศทางของคลนวทย และจะไดรบสญญาณเบาทสดเมอตวสายอากาศขนานกบทศทางของคลนวทย โดยการหนสายอากาศรบคลนวทยทสงมาจากสถานสงแลวคอยวดความแรงของสญญาณ นกบนตนหน หรอเจาหนาท กจะสามารถคำานวณหาตำาแหนงทอยไดอยางถกตอง [15]

38

รปท 9 รปแสดงเครองหาทศวทย[15]

3.4) เครองเรด�ร

เรดาร (radar) เปนเครองมออเลกทรอนกส สำาหรบตรวจหาวตถทอยในระยะรศมของเรดาร และทำาใหเหนบนจอได เคร องเรดารดกวานยนตามนษยตรงทอาจคนหาวตถไดทงในเวลากลางคน และในเวลาทหมอกลงจด สงทเคร องเรดารอาจหาพบไดแก เรอ เคร องบน เกาะชายฝงทะเล พาย และอนๆ ดงนนเครองมอชนดนจงเปนประโยชนมากในการเดนเรอ เดนอากาศ และยงชวยงานอตนยมวทยาไดอกดวย สวนประกอบสำาคญของเคร องเรดาร ไดแก เคร องรบ เคร องสง สายอากาศ และจานสะทอนคลนทหมนไดรอบตว เคร องสงท ำาหนาทสงคลนวทยคลนสนมากออกไป สวนสายอากาศพรอมทงจานสะทอนคลน จะบงคบคลนวทยทสงออกไปเปนลำาแคบๆ เคร องรบมจอรบภาพเปน

39

สวนประกอบสำาคญจอรบภาพมลกษณะคลายจอโทรทศน ภาพทปรากฏ ซงเปนเพยงจดสวางบนจอ จะบอกใหทราบวาวตถทตรวจพบเปนอะไร อยทตำาแหนงไหน และหางไกลออกไปเทาใด เครองเรดารสามารถทำางานไดรวดเรวมาก เพราะคลนวทยทสงออกไปเดนทางไดเรวเทากบแสง (๑ วนาท ไปไดไกล ๑๘๖,๐๐๐ ไมล) เคร องสงจะสงคลนวทยออกไปเปนหวงๆ หวงหนงใชเวลาสนมาก ขนาดเศษสวนของวนาท เมอคลนวทยเดนทางไปกระทบวตถทบ เชน เรอ เคร องบน แผนดน ฯลฯ ไมอาจเคลอนทผานไปได กจะสะทอนกลบมาเขาเครองรบ ทตวเครองเรดาร (ทำานองเดยวกบเสยงสะทองกลบเปนเสยงกอง) ปรากฏเปนภาพขนบนจอเรดาร การแสดงตำาแหนงของวตถบนจอเรดารมแตกตางกนเปน ๒ แบบใหญๆ [16] แบบทหนง เรยกชอวา เอ-สโคพ (A-scope) แบบนจะปรากฏเปนจดสวางวงจากซายไปขวาอยตลอดเวลา เมอสญญาณสะทอนกลบมาถง สญญาณสะทอนกลบจะบงคบจดสวางใหเบยงเบนไปเปนขดจากสเกลทขดไวจะรไดวาวตถอยหางไกลออกไปเทาใด สวนทศทางของวตถดไดจากทศทางของสายอากาศ แบบทสอง เรยกชอวา พพไอ (PPI ยอมาจาก plan position indicator) แบบนจะปรากฏเปนจดสวางวงเรยงเปนรศมจากกลางจอกวาดวนไปรอบๆ จากกลางจอเปนรปกนหอย เมอมสญญาณสะทอนกลบมาถง สญญาณเหลานนจะบงคบใหจดสวางมความสวางมากนอยตางกน และประกอบกนเปนภาพเครองเรดารทใชกนในเรอรบ เรอสนคาหรอเรอเดนสมทรอาจจะใชหลายแบบหรอหลายเครอง ตามจดมงหมาย เชน ทำาการตรวจหาวตถบนผวนำากใชเรดารพพไอ ถาจะยงปนตองใชเรดารแบบเอ-สโคป [16] หลกก�รท�งฟสกสของระบบสอส�รท�งเครองเรด�ร

40

1. วธก�รสงและรบสญญ�ณ

1.) ใชวธการสะทอนของคลนแมเหลกไฟฟาหรอคลนวทยในคณสมบตของคลน

รปท 10 รปแสดงสายอากาศของเครองเรดาร[16]

3.5) จ�นด�วเทยม

เราสามารถจำาแนกดาวเทยมทมการใชงาน ออกไดเปน 3 ประเภท คอ

ด�วเทยมเพอก�รสอส�ร โดยมากเปนดาวเทยมคางฟาทมวงโคจรตามระนาบเสนศนยสตรของโลก (เชน ดาวเทยมไทยคม) เปนดาวเทยมทมเทคโนโลยตำาทสด โดยพนฐานจะเปนดาวเทยมททำาหนาทเปนอปกรณทวนสญญาณในชวงคลนวทย ดาวเทยมไทยคม 1 และ 2

41

เปนดาวเทยมในสกล Boeing 376L (เดมเรยก Hughes 376) ซงบรษท Boeing ไดทำาการจดสรางขนรวมทงหมด 56 ดวง จดเปนดาวเทยมสอสารทมราคายอมเยาเมอเทยบกบดาวเทยมสอสารรนอนๆ สำาหรบดาวเทยมไทยคมเองมราคาตำากวาดาวเทยมทวไปในรนเดยวกน เนองจากตดตงอปกรณวทยนอยกวาดาวเทยมอนๆ บรษทเจาของดาวเทยมเลอกทจะเพมเชอเพลงในการปรบวงโคจร แทนการตดตงระบบสอสาร เพอท ำาใหดาวเทยมมอายใชงานนานกวาดาวเทยมในมาตรฐานเดยวกน (13.5 ป แทนทจะเปน 8-10 ป เหมอนดาวเทยมทดำาเนนการโดยผประกอบการทวไปในประเทศอน) โดยยอมลดจำานวน transponders ลง บรษ ทเจาของดาวเท ยมจางบรษ ท Boeing Satellite System (บรษท Hughes ในขณะนน) ของสหรฐอเมรกา ในการสรางดาวเทยม ตดตงอปกรณควบคมในประเทศไทย และอบรมพนกงานของบรษทในราคาเพยง 100 ลานเหรยญสหรฐ หรอประมาณ 2500 ลานบาท ในป 1991 โดยรฐบาลไทยในขณะนน ยอมใหสมปทานผกขาดกบบรษทเจาของดาวเทยมยาวนานถง 30 ป ทงทขณะนนประเทศไทยมการใชระบบดาวเทยมอยางแพรหลายในประเทศไทยอยแลว และอายดาวเทยมโดยปกตจะประมาณ 10 ป (ซงหมายความวาจดคมทนของดาวเทยมจะตำากวา 10 ป สำาหรบการใหบรการดาวเทยมในประเทศอนๆ ซงมคาเชาสญญาณถกกวาประเทศไทย เนองจากไมมการผกขาด) การยกประโยชนผกขาดใหกบบรษททลงทนในดาวเทยมดงกลาว ทำาใหบรษทผผลตดาวเทยมถงกบใหขอมลการลงทน และรายละเอยดทนาสงเกตเหลานใน เลยทเดยว

ด�วเทยมเพอง�นอตนยมวทย� เปนดาวเทยมทอาจมวงโคจรแบบดาวเทยมคางฟา (เพอสงเกตการเคลอนทของมวลอากาศไดอยาง

42

ตอเนอง) เชน ดาวเทยม GMS หรอแบบระนาบวงโคจรเกอบผานแกนหมนของโลก แตมระดบโคจรทสง เชนดาวเทยม NOAA ด�วเทยมทใชในก�รสำ�รวจและศกษ�ธรรมช�ต เปนดาวเทยมทมความซบซอนในเรองของวงโคจร และอปกรณในการสำารวจ ดาวเทยมเหลานนอกจากสวนของตวยานดาวเทยม และสวนสอสาร แลวยงจะตองมสวนของเครองมอสำารวจ โดยดาวเทยมแตละดวงจะมอปกรณแตกตางกนขนอยกบวตถประสงคของดาวเทยม

นอกจากดาวเท ยมแล วยานส ำารวจท เหล อจะเป นการบนสำารวจตามภารกจทต องมการก ำาหนดเสนทางบน และระดบความสงการบนเฉพาะ ชวงเวลาในการส ำารวจจะจ ำาก ดตามความจเช อเพลงของยานพาหนะทเลอกใช ดงนนชวงเวลา และพนทส ำารวจมกครอบคลมบร เวณใดบรเวณหน งตามท ก ำาหนดโดยภารก จการส ำารวจเท าน น สวนการใชดาวเท ยมเป นยานส ำารวจ จะมขอด ค อดาวเท ยมอาศ ยหล กการสมดลระหว างแรงหน ศ นยกลางและแรงดงดดของโลกมาเปนตวรกษาวงโคจรของดาวเทยม (แทนทจะใชเช อเพลงมาขบเคลอนไมใหยานตกลงสพ นโลก)ดาวเทยมจงไมมขอจ ำาก ดในด านความจเช อเพล งเพ อใชในการเคลอนท ของดาวเทยมและทำาใหดาวเทยมสามารถโคจรรอบโลกอยไดนานท ำาให การสำารวจสามารถครอบคลมเวลาไดนานเปนปๆและสามารถเลอกพนทท จะใหดาวเทยมบนส ำารวจไดครอบคลมพนทกวางโดยขนอยกบวงโคจรทจะใหดาวเทยมเคลอนท[17]

หลกก�รท�งฟสกสของระบบสอส�รท�งด�วเทยม

43

1. กฎแหงคว�มโนมถวงและ ก�รเคลอนทของวตถของเซอร ไอแซก นวตน ทสามารถอธบายปรากฏการณตางๆบนโลก จนไปถงการโคจรของดาวเคราะหรอบดวงอาทตยได[18]

รปท 11 รปภาพ เซอร ไอแซก นวตน[18]

2. แสงเดนท�งเปนเสนโคงในอวก�ศ ของ อลเบรต ไอนสไตน

การ เคลอนท ไมมสงใดอยนงโดยสมบรณการเคลอนทและเวลาจงเปน สงสมพทธ ทยงคงความลกลบอยจนบดน ผคดคนสตรแหงจกรวาล E = mc2 เมอเนอสาร m กลายเปนพลงงาน E และ c คอ อตราเรวของแสงสวางในอวกาศ ทมคาคงททกหนแหง[18]

44

รปท 12 รปภาพ อลเบรต ไอนสไตน[18]

45

บทท 4

ผลกระทบทเกดจ�กคลนแมเหลกไฟฟ�หรอคลนวทยและม�ตรฐ�นคว�มปลอดภย

คลนวทยสามารถทะลเขาไปในรางกายมนษยไดลกประมาณ 1/10 ของความยาวคลนทตกกระทบ และอาจทำาลายเนอเยอของอวยวะภายในบางชนดได ผลการทำาลายจะมากหรอนอย ขนอยกบความเขม ชวงเวลาทรางกายไดรบคลนและชนดของเนอเยอ อวยวะทมความไวตอคลนวทย ไดแก นยนตา ปอด ถงนำาด กระเพาะปสสาวะ อณฑะ และบางสวนของระบบทางเดนอาหาร โดยเฉพาะนยนตา และอณฑะ เปนอวยวะทออนแอทสดเมอไดรบคลนวทยชวงไมโครเวฟ 4.1 ผลทเกดจ�กคลนวทยชวงคว�มถต�งๆ 1.) คลนวทยท มความถน อยกวา 150 เมกะเฮ รตซ (ม ความยาวคลนมากกวา 2 เมตร) คลนจะทะลผานรางกายโดยไมกอใหเกดผลใดๆ เนองจากไมมการดดกลนพลงงานของคลนไว รางกายจงเปรยบเสมอนเปนวตถโปรงใสตอคลนวทยชวงน 2.) คลนวทยทมความถระหวาง 150 เมกะเฮรตซ ถง 1.2 จกะเฮรตซ (มความยาวคลนระหวาง 2.00 ถง 0.25 เมตร) คลนวทยชวงน สามารถทะลผ านเขาไปในรางกายได ล กประมาณ 2.5 ถ ง 20 เซนตเมตร เนอเยอของอวยวะภายในบรเวณนนจะดดกลนพลงงานของคลนไวถงรอยละ 40 ของพลงงานทตกกระทบ ทำาใหเกดความรอนขนในเนอเยอ โดยทรางกายไมสามารถรสกได ถารางกายไมสามารถกระจายความรอนออกไปในอตราเทากบทรบเขามา อณหภมหรอระดบความรอน

46

ของรางกายจะสงขน เปนอนตรายอยางยงตอรางกาย ความรอนในรางกายทสงกวาระดบปกตอาจกอใหเกดผลหลายประการ เชน

- เลอดจะแขงตวชากวาปกต ผลอนนถามการเสยเลอดเกดขน อาการจะมความรนแรง

- การหมนเวยนของเลอดเรวขน - ฮโมโกลบนของเมดเลอดแดงจะมความจออกซเจนลดลง ทำาให

เลอดมออกซเจนไมเพยงพอเลยงเนอเยอตาง ๆ เม อเนอเยอขาดออกซเจนจะทำาใหเซลลสมอง ระบบประสาทสวนกลางและอวยวะภายในขาดออกซเจนดวย อาจทำาใหมการกระตกของกลามเนอจนถงชก ถาสภาพเชนนดำาเนนตอไป ผลทตามมากคอ ไมรสกตวและอาจเสยชวตได 3.) คล นวทย ท ม ความถ ร ะหว าง 1-3 จกะ เฮ รตซ (ม ความยาวคลนระหวาง 30 ถง 10 เซนตเมตร) ทงผวหนงและเนอเยอลกลงไปดดกลนพลงงานไดราวรอยละ 20 ถงรอยละ 100 ขนอยกบชนดของเนอเยอ คลนวทยเชนนเปนอนตรายอยางยงตอนยนตา โดยเฉพาะเลนสตาจะมความไวเปนพเศษตอคลนวทยความถประมาณ 3 จกะเฮรตซ เพราะเลนสตามความแตกตางจากอวยวะอนตรงทไมมเลอดมาหลอเลยงและไมมกลไกซอมเซลล ดงนนเมอนยนตาไดรบคลนอยางตอเนองของเหลวภายในตามอณหภมสงขนโดยไมสามารถถายโอนความรอนเพอใหอณหภมลดลงไดเหมอนเนอเยอของอวยวะอนๆ จงจะกอใหเกดอนตรายอยางรนแรงตามมา พบวาถาอณหภมของตาสงขนเซลลเลนสตาบางสวนอาจถกทำาลายอยางชา ๆ ทำาใหความโปรงแสงของเลนสตาลดลง ตาจะขนลงเร อย ๆ ในทสดจะเกดเปนตอกระจก สายตาผดปกต และสดทายอาจมองไมเหน

47

4.) คลนวทย ท มความถ ร ะหวาง 3-10 จกะเฮ รตซ (ม ความยาวคลนระหวาง 10 ถง 3 เซนตเมตร) ผวหนงชนบนสามารถดดกลนพลงงานมากทสด เราจะรสกวาเหมอนกบถกแสงอาทตย 5.) คล นว ทย ท ม ค ว า มถ ส ง กว า 10 จก ะ เฮ รตซ (ม ความยาวคลนนอยกวา 3 เซนตเมตร) ผวหนงจะสะทอนใหกลบออกไป โดยมการดดกลนพลงงานเลกนอยผลของคลนวทยตอรางกายโดยสรป แสดงในตาราง 4.1 [19]

ต�ร�งท 2 ผลของคลนวทยตอร�งก�ย [19]

คว�มถคว�มย�วคลน (m)

บรเวณสำ�คญ

ทอ�จเกดอนตร�ย

ผลทเกดขน

นอยกวา 150 MHz

มากกวา 2.00 - ทะลผานรางกายโดยไมมการดด

กลน

150 MHz - 1.2 GHz

2.00-0.25

อวยวะในรางกาย

เกดความรอนบรเวณใตผวหนง และอวยวะภายใน

1-3 GHz 0.30-0.10 เลนสตา

เปนอนตรายตอเลนสตาทำาใหอณหภมสงขน

3-10 GHz 0.10-0.03

เลนสตาและผวหนง

รสกรอนทผวหนง เหมอนถกแสงอาทตย

มากกวา 10 GHz

นอยกวา 0.03 ผวหนง

สะทอนทผวหนง หรอถกดดกลนนอยมาก

48

เคยมรายงานทางการแพทยเมอ พ.ศ. 2495 วามผปวยเปนตอกระจกจากไมโครเวฟ ผปวยเปนเจาหนาทเทคนคท ำางานเปนเวลา 1 ป ในบรเวณทมเคร องกำาเนดไมโครเวฟความถ 1.5-3 จกะเฮรตซ ทระดบความเขม 100 มลลวตตตอตารางเซนตเมตร ในการทดลองกบสตว นกวทยาศาสตรไดทดลองฉายคลนวทยชวงไมโครเวฟความเขม 100 มลลวตตตอตารางเซนตเมตร ไปทตาของกระตาย พบวาใน 1 ชวโมงตอมา ของเหลวภายในลกกระตากระตายมอณหภมสงถง 43 องศาเซลเซยส อก 1 สปดาหตอมากระตายตวนนตาบอด สวนในการทดลองกบหนตวผจำานวน 200 ตว โดยใหหนไปอยใกลเรดาร เมอผานไประยะเวลาหนงพบวาหนรอยละ 40 เปนหมน เนองจากเนอเยอของอณฑะถกทำาลาย และหนอกรอยละ 35 เซลลเมดเลอดแดงจะพฒนาเปนมะเรงตอไป [19]4.2 ม�ตรฐ�นคว�มปลอดภย นบตงแตสมยสงครามโลกคร งทสองเปนตนมา ในประเทศทพฒนาแลว เชนสหรฐอเมรกา มการพฒนาและใชอปกรณไมโครเวฟกนเปนจำานวนมาก ทงในกจการทหารและพลเรอน จงไดมการศกษาผลของไมโครเวฟทมตอรางกาย โดยเรมในชวงหลงสงครามโลกครงท 2 และ มรายงานในป พ.ศ. 2496 วา คลนวทยชวงไมโครเวฟเร มมผลตอรางกายทระดบความเขมตงแต 100 มลลวตตตอตารางเซนตเมตรขนไป จงมการกำาหนดระดบความเขมปลอดภยไวท 10 มลลวตตตอตารางเซนตเมตร ตำากวาระดบอนตราย 10 เทา อยางไรกตาม บางประเทศไดกำาหนดระดบความเขมปลอดภยไวต ำามาก เชน คานาดา และสวเดน กำาหนดไว 1 มลลวตตตอตารางเซนตเมตร โปแลนด 0.2 มลลวตตต อตารางเซนตเมตร เท าน นส ำาน กงานสาธารณสขด านรงสของสหรฐอเมรกาไดทำาการทดลองวดระดบความเขมของคลนวทยทกรงวอชงตนดซ พบวาระดบความเขมของคลนทวดไดมคาเพยง 0.10 มลล

49

วตตตอตารางเซนตเมตร ซงตำากวาคามาตรฐานถง 1,000 เทา คาทวดไดนไดมาจากบรเวณใกล ๆ สถานวทยกระจายเสยงและสนามบนทใชเรดารกำาลงสง ซงเปนทแนนอนวาในเขตชมชนทเปนทอยอาศยตองมระดบความเขมตำากวา 0.01 มลลวตตตอตารางเซนตเมตรมากทเดยว[20]

50