วันพฤหัสบดีที่ 23 กุมภาพันธ์ พ.ศ. 2560

ระบบสื่อสารดาวเทียม



ความรู้ทั่วไปเกี่ยวกับดาวเทียมสื่อสาร




1.1 ประวัติความเป็นมาของดาวเทียม

ดาวเทียม เป็นวิวัฒนาการที่มนุษย์ที่ได้ประดิษฐ์ขึ้นมาใช้ประโยชน์ในด้านการทหาร และได้พัฒนามาใช้ทางด้านการพยากรณ์อากาศ การค้นหาทรัพยากรธรณีและการสื่อสารที่จะกล่าวถึงในที่นี้คือ ดาวเทียมสื่อสาร ที่ใช้ในกิจการระบบโทรทัศน์ ( DTH : DIREC TO HOME )
ดาวเทียมสื่อสาร ดาวเทียมสื่อสารนั้น จะถูกส่งขึ้นไปในช่วงของอวกาศ เข้าสู่วงโคจรโดยมี ความห่างจากพื้นโลกโดยประมาณ 35,786 KM. ซึ่งความสูงในในระดับนี้จะเป็นผลทำให้เกิดแรงดึงดูดระหว่างโลก และดาวเทียม ในขณะที่โลกหมุนก็จะส่งแรงเหวี่ยง ทำให้ดาวเทียมเกิดการโคจรรอบโลกตามการหมุนของโลก ซึ่งถ้าเราอยู่บนพื้นโลกก็จะเห็นดาวเทียมอยู่กับที่ ดาวเทียมสื่อสารที่ส่งขึ้นไปครั้งแรกเมื่อปี 2508 โดยองค์การโทรคมนาคมระหว่างประเทศ ( INTERNATIONAL TELLECOMMUNICATIONS SATTELLITE ORGANIZATION ) หรือเรียกย่อ ๆ ว่า INTELSAT หลังจากนั้น INTELSAT ก็ได้ส่งดาวเทียมในปีต่าง ๆ ต่อไปเรื่อย ๆ ผู้ริเริ่มให้แนวคิดการสื่อสารดาวเทียมคือ “ อาเธอร์ ซี คลาร์ก ” ( Arthur C. Clarke ) นักเขียนนวนิยาย และสารคดีวิทยาศาสตร์ผู้มีชื่อเสียงในปลายคริสต์ศตวรรษที่ 20 เขาได้สร้างสรรค์จินตนาการของการสื่อสารดาวเทียมให้เราได้รับรู้ ตั้งแต่ปี ค.ศ. 1945 โดยเขียนบทความเรื่อง “ EXTRA TERRESTRIAL RELAYS ” ในนิตยสาร “ WIRELESS WORLD ” ฉบับเดือนตุลาคมปี ค.ศ. 1945 ซงบทความนั้นได้กล่าวถึง การเชื่อมระบบสัญญาณวิทยุจากมุมโลกหนึ่งไปยังอีกมุมโลกหนึ่งให้ติดต่อสื่อสารกันได้ตลอด 24 ชั่วโมง โดยใช้สถานีถ่ายทอดวิทยุที่ลอยอยู่ในอวกาศเหนือพื้นโลกขึ้นไปประมาณ 35,786 กิโลเมตรจำนวน 3 สถานี ในวันที่ 4 ตุลาคม ค.ศ. 1957 ข้อคิดในบทความของ อาเธอร์ ซี คลาร์ก เริ่มเป็นจริงขึ้นมา เมื่อสหภาพโซเวียตรัสเซียได้ส่งดาวเทียม “ สปุทนิก 1 ” ( SPUTNIK 1 ) ซึ่งเป็นดาวเทียมดวงแรกของโลกที่ขึ้นสู่อวกาศได้สำเร็จและในเดือนต่อมาได้ส่ง “ สปุทนิก 2 ” ดาวเทียมดวงที่ 2 ขึ้นสู่อวกาศโดยมีสุนัขชื่อ “ ไลก้า ” ( LAIKA ) ขึ้นไปด้วย และในปีถัดมา เมื่อวันที่ 31 มกราคม 1958 สหรัฐอเมริกาก็ส่งดาวเทียมชื่อ “ เอ็กซ์พลอเรล 1 ” ( EXPLORER 1 ) ขึ้นสู่อวกาศสำเร็จเป็นประเทศที่ 2 หลังจากนั้นมาทั้งรัสเซีย และสหรัฐอเมริกา ต่างก็ส่งดาวเทียมขึ้นสู่อวกาศอีกหลายดวง แต่ดาวเทียมเหล่านั้นเป็นดาวเทียมเพื่อการสำรวจอวกาศทั้งสิ้น ต่อมาเมื่อวันที่ 18 ธันวาคม ค.ศ. 1958 สหรัฐอเมริกาได้ส่งดาวเทียมเพื่อการสื่อสารดวงแรก มีชื่อว่า “ สกอร์ ” ( SCORE ) ขึ้นสู่อวกาศ และได้บันทึกสัญญาณที่เป็นคำกล่าวอวยพร ของประธานาธิบดี “ ไอเซนฮาร์ว ” เนื่องในเทศกาลคริสต์มาสจากสถานีภาคพื้นดิน แล้วถ่ายทอดสัญญาณมาสู่ชาวโลกนับเป็นการส่งสัญญาณวิทยุกระจายเสียงจากดาวเทียมมายังพื้นโลกได้เป็นครั้งแรก
เมื่อในวันที่ 20 สิงหาคม ค.ศ. 1964 ประเทศสมาชิกสหภาพโทรคมนาคมระหว่างประเทศ ( ITU ) จำนวน 11 ประเทศร่วมกันจัดตั้งองค์การโทรคมนาคมทางดาวเทียมระหว่างประเทศหรือที่เรียกว่า “อินเทลแซท” (INTELSAT : INTERNATIONAL TELLECOMMUNICATIONS SATTELLITE ORGANIZATION ) ขึ้นที่กรุงวอชิงตัน ดี.ซี. สหรัฐอเมริกา โดยให้ประเทศสมาชิกเข้าถือหุ้นดำเนินการใช้ดาวเทียมเพื่อกิจการโทรคมนาคมพานิชย์แห่งโลก INTELSAT ตั้งคณะกรรมการ INTERIM COMMUNICATIONS SATELLITE
COMMITTEE ( ICSC ) เป็นผู้จัดการในธุรกิจต่าง ๆ ตามนโยบายของ ICSC ได้แก่ การจัดสร้างดาวเทียมการปล่อยดาวเทียมการกำหนดมาตรฐานสถานีภาคพื้นดินการกำหนดค่าเช่าใช้ช่องสัญญาณดาวเทียม เป็นต้น
ในวันที่ 10 ตุลาคม ค.ศ. 1964 ได้มีการถ่ายทอดโทรทัศน์พิธีเปิดงานกีฬาโอลิมปิกครั้งที่ 18 จากกรุงโตเกียว ผ่านดาวเทียม “ SYNCOM III ” ไปสหรัฐอเมริกานับได้ว่าเป็นการถ่ายทอดสัญญาณโทรทัศน์ผ่านดาวเทียมครั้งแรกของโลก
ในวันที่ 6 เมษายน ค.ศ. 1965 COMSAT ส่งดาวเทียม “ TELSAT 1 ” ที่รู้จักกันดีในชื่อว่า EARLY BIRD ส่งขึ้นไปเหนือมหาสมุทรแอตแลนติกนับได้ว่าเป็นดาวเทียมเพื่อการสื่อสารเพื่อการพานิชย์ดวงแรกของโลกในระยะหลังมีหลายประเทศที่มีดาวเทียมเป็นของตัวเอง ( DOMSAT ) เพื่อใช้ในการสื่อสารภายในประเทศ เช่น PALAPA ของอินโดนิเซีย SAKURA ของญี่ปุ่น COMSTAR ของอเมริกา THAICOM ของประเทศไทย แต่การสื่อสารระหว่างประเทศยังใช้ดาวเทียม INTELSAT เป็นหลักในการสื่อสารอยู่ขอบข่ายของระบบการสื่อสารโดยผ่านดาวเทียม สามารถครอบคลุมพื้นที่ทั่วโลกโดยใช้ดาวเทียม 3 ดวง ยิงขึ้นไปในโคจรอยู่เหนือเส้นศูนย์สูตร จากพื้นผิวโลกโดยมีระยะทางประมาณ 35,786 กม. ในตำแหน่งที่ทำมุมซึ่งกันและกัน 120 องศา โดย การโคจรพร้อมไปกับโลก ด้วยความเร็วเท่ากับเวลาที่โลกหมุนรอบตัวเอง ( SYNCHRONOUS ORBIT ) ดังนั้นตำแหน่งดาวเทียมจะคงที่ตลอดเวลาเมื่อเปรียบเทียบกับโลกโดยกำหนดให้
ดาวเทียมดวงที่ 1 โคจรอยู่เหนือ มหาสมุทรแอตแลนติกที่จุดเส้นรุ้งที่ 335 องศาอี ใช้ติดต่อระหว่างทวีปยุโรป แอฟริกา และอเมริกา ได้แก่ดาวเทียม INTELSAT V ( F – 10 )
ดาวเทียมดวงที่ 2 โคจรอยู่เหนือ มหาสมุทรแปซิฟิก ที่จุดเส้นรุ้งที่ 174 องศาอี ใช้ติดต่อระหว่างทวีป เอเชีย ออสเตรเลีย และอเมริกา ได้แก่ดาวเทียม INTELSAT V ( F – 3 )
ดาวเทียมดวงที่ 3 ได้โคจรอยู่เหนือ มหาสมุทรอินเดีย ที่จุดเส้นรุ้งที่ 60 องศาอี ใช้ติดต่อในระหว่างทวีปเอเชีย ออสเตรเลีย และอเมริกา ได้แก่ ดาวเทียม INTELSAT V - A ( F – 15 )
นอกจากนั้นเหนือมหาสมุทรแต่ละด้าน ยังมีดาวเทียมสำรองอีก 1 - 2 ดวงไว้สำหรับในกรณีในกรณีที่ดาวเทียมดวงหลักเกิดขัดข้องไม่สามารถใช้งานตามปกติได้ในระบบสื่อสารดาวเทียม จะต้องมีสถานีคมนาคมภาคพื้นดินตั้งตามจุดต่าง ๆ ตามพื้นโลก เพื่อเป็นสถานีรับส่งสัญญาณระหว่างพื้นโลกกับดาวเทียมโดยจะอยู่ห่าง กันอย่างมากที่สุดเท่ากับ 12,000 กม. หรือ ประมาณ 1 ใน 3 ของพื้นโลก โดยสถานีภาคพื้นดินจะติดต่อสถานีอีกแห่งจะต้องแลเห็นดาวเทียมดวงเดียวกัน ไม่ต่ำกว่ามุมเงย 5 องศา
รูปที่ 1.1 ระบบการสื่อสารผ่านดาวเทียม

1.2 ระบบการสื่อสารผ่านดาวเทียม

ดาวเทียมที่ใช้กันอยู่ที่ใช้กันอยู่ในปัจจุบันนั้นมีด้วยกัน 2 ชนิดคือ จำแนกตามวงโคจรที่ที่มันโคจรอยู่ดังนี้
1. ดาวเทียมที่อยู่ในวงโคจรทั่วไป มีวงโคจรเป็นรูปวงรีมีระนาบที่แน่นอน ตำแหน่งดาวเทียมเมื่อเทียบกับโลกก็ไม่แน่นอน มักใช้งานในด้านการสำรวจภูมิอากาศ ภูมิประเทศ แหล่งทรัพยากรธรณี และงานจารกรรมทางทหาร
2. ดาวเทียมค้างฟ้า ( GEOSTATIONARY SATELLITE ) เป็นดาวเทียมที่อยู่กับที่เมื่อเทียบกับโลกมีวงโคจรอยู่ในระนาบเดียวกันกับเส้นศูนย์สูตร อยู่สูงจากพื้นโลกประมาณ 35,786 กม. วงโคจรพิเศษนี้เรียกว่า “ วงโคจรค้างฟ้า ” หรือ “ วงโคจรคลาร์ก ” เพื่อเป็นเกียรติแก่นาย Arthur C. Clarke ผู้คนพบวงโคจรนี้ วงจรคลาร์ก เป็นวงโคจรจรในระนาบเส้นสูงศูนย์สูตร ( EQUATOR ) ที่มีความสูงเป็นระยะที่ทำให้ดาวเทียมที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็วเชิงมุม เท่ากันกับการหมุนของโลก แล้วทำให้เกิดแรงเหวี่ยงหนีศูนย์กลางมีค่าพอดีกับค่าแรงดึงดูดของโลกพอดีเป็นผลให้ดาวเทียมดูเหมือนคงอยู่กับที่ ณ. ระดับความสูงนี้ ดาวเทียมค้างฟ้าส่วนใหญ่ใช้ในการสื่อสารระหว่างประเทศและภายในประเทศ เช่น ดาวเทียมอนุกรม อินเทลแซต ดาวเทียมปาลาปา ของประเทศอินโดนีเซีย และ ดาวเทียมไทยคม ของประเทศไทย
ปัจจุบันมีดาวเทียมค้างฟ้าเป็นร้อย ๆ ดวงที่ปรากฎอยู่ในวงโคจรคลาร์ก
รูปที่ 1.2 วงโคจรของดาวเทียม

1.3 ประเภทของดาวเทียม

ดาวเทียม คือ วัตถุที่เกิดจากการประดิษฐ์คิดค้นโดยมันสมองของมนุษย์ซึ่งมันสามารถจะลอยอยู่ในอวกาศ และโคจรรอบโลก หรือเคลื่อนไปยังจุดหมายปลายทางที่มนุษย์ต้องการได้ โดยอาศัยกฎเกณฑ์ทางวิทยาศาสตร์ต่าง ๆ เช่นแรงดึงดูดของโลก ซึ่งทำให้ดาวเทียมสามารถโคจรรอบโลกได้ในลักษณะเดียวกันกับที่ดวงจันทร์โคจรรอบโลก และโลกโคจรรอบดวงอาทิตย์ ดาวเทียมมีมากมายหลายประเภท และสามารถแบ่งประเภทการใช้งานได้ 11 ประเภท ดังนี้
1. ดาวเทียมที่ใช้ในการสื่อสารแบบจุดต่อจุด เช่น ดาวเทียมปาลาปา ดาวเทียมไทยคม
2. ดาวเทียมสื่อสารระหว่างดาวเทียม เช่น ดาวเทียม TDRS
3. ดาวเทียมเพื่อการสื่อสารเคลื่อนที่บนบก ในน้ำ และในอากาศ เช่น ดาวเทียมอินมาร์แซต
4. ดาวเทียมเพื่อการสื่อสารวิทยุกระจายเสียง และวิทยุโทรศัพท์ เช่น ดาวเทียมASTRA
5. ดาวเทียมเพื่อการสำรวจโลก สำรวจทรัพย์ยากรธรรมชาติ เช่น ดาวเทียม LANDSAT
6. ดาวเทียมเพื่อการสำรวจอวกาศ เช่น ดาวเทียม METEOR, ดาวเทียม EXPLORER
7. ดาวเทียมเพื่อการพยากรณ์อากาศ เช่น ดาวเทียม GMS ดาวเทียม NOVA 6-9
8. ดาวเทียมเพื่อการปฏิบัติในห้วงอวกาศ เช่น ดาวเทียม SPAS ดาวเทียม SKYLAB
9. ดาวเทียมเพื่อกิจการวิทยุสมัครเล่น เช่น ดาวเทียม JAS-1 หรือ ดาวเทียม FUJI
10. ดาวเทียมเพื่อการกำหนดตำแหน่ง เช่น ดาวเทียม NAVSTAR
11. ดาวเทียมเพื่อการนำร่องเรือ และ อากาศยาน เช่นดาวเทียม TRANSIT ดาวเทียม COSMOS
รูปที่ 1.3 ตัวอย่างวงโคจรของดาวเทียม

1.4 ย่านความถึ่ในการส่งสัญญาณ

ดาวเทียมที่ใช้ในการสื่อสารจะมีอุปกรณ์การรับ - ส่งคลื่นวิทยุ ภายในตัวดาวเทียม และอาศัยทำหน้าที่ถ่ายทอดทวนสัญญาณ ( REPEATER ) ไปยังสถานีภาคพื้นดินที่ส่งสัญญาณ และรับสัญญาณการส่งสัญญาณ
ความถี่คลื่นไมโครเวฟจากสถานีภาคพื้นดินที่ส่งสัญญาณขาขึ้น เราเรียก “ ว่าการเชื่อมโยงขาขึ้น ” ( Up-link ) ซึ่งจานรับสัญญาณบนตัวดาวเทียม จะรับคลื่นสัญญาณข้อมูลภาพ, เสียง, คอมพิวเตอร์ไว้แล้ว ขยายให้มีความแรงของสัญญาณมากขึ้น แล้วจึงส่งลงมายังสถานีภาคพื้นดินตามต้องการ ซึ่งการส่งสัญญาณจากดาวเทียมลงมายังสถานีภาคพื้นดินเรียกว่า “ การเชื่อมโยงขาลง ” ( Down – link ) โดยความถี่คลื่นไมโครเวฟขาขึ้นจะแตกต่างกับความถี่ขาลงซึ่งเป็นไปตามหลักของระบบการถ่ายทอดความถี่ และหลีกเลียงการรบกวนของสัญญาณ โดยความถี่ขาขึ้นจะสูงกว่าความถี่ขาลงจากดาวเทียมเสมอ ซึ่งการส่งจะยากกว่าการรับสัญญาณ
รูปที่ 1.4 การถ่ายทอดทวนสัญญาณจากดาวเทียม
รูปที่ 1.5 แผนผังการส่งและรับสัญญาณดาวเทียม

1.5 อุปกรณ์รับ – ส่ง สถานีดาวเทียมสำคัญประกอบด้วย

1. จานสายอากาศ ทำหน้าที่แพร่กระจายสัญญาณหรือรับสัญญาณดาวเทียม
2. อุปกรณ์เครื่องส่งกำลังสูง ( HPA ) ทำหน้าที่ขยายสัญญาณความถี่สูงส่งไปยังดาวเทียม
3. LNA อุปกรณ์ที่ทำหน้าที่ขยายสัญญาณที่มีอัตราการขยายสูง และมีสัญญาณรบกวนต่ำ

1.6 ทรานสปอนเดอร์ (TRANSPONDER) 

คือช่องสัญญาณรับส่งบนดาวเทียมซึ่งรับสัญญาณจากสถานีภาคพื้นดินแล้วขยายสัญญาณให้แรงขึ้น และส่งกลับมายังสถานีรับบนพื้นโลก โดยใช้ความถี่ขาขึ้น ( Up - link ) และความถี่ขาลง ( Down - link ) แตกต่างกันในหนึ่งช่องสัญญาณภาพจะมีความกว้างของช่องคลื่น (BANDWIDTH) 40 MHz ต่อ 1 ทรานสปอนเดอร์
ทรานสปอนเดอร์ของดาวเทียมจะมี 2 แนว คือ “ V ( VERTICAL ) ” และ “ H ( HORIZONTAL ) ”
รูปที่ 1.6 ช่องสัญญาณภาพดาวเทียม
รูปที่ 1.7 รูปความกว้างของช่องคลื่นสัญญาณภาพและเสียง
คลื่นแม่เหล็กที่สามารถทะลุชั้นบรรยากาศไอโนสเฟียร์ได้ดีก็คือ “ ย่านความถี่ไมโครเวฟ ” แต่ทว่าย่านความถี่ไมโครเวฟมีหลายช่อง จึงต้องพิจารณาถึงสมบัติการดูดกลืนของบบรรยากาศ และการลดทอนกำลังของ
สัญญาณ เนื่องจากระยะทางโดยแถบความถี่ที่นิยมใช้กันมากที่สุด ในการสื่อสารด้านโทรทัศน์ คือ แถบความถี่ C - BAND และ KU - BAND

1.7 ระบบการส่งสัญญาณมี 2 แบบ

1. แบบ C - BAND จะส่งคลื่นความถี่กลับมายังโลก อยู่ในช่วงความถี่ 3.4 – 4.2 GHz แบบนี้จะมีฟุต ปริ้นท์กว้างสามารถส่งสัญญาณครอบคุมพื้นที่ได้หลายประเทศ
ข้อดี : การใช้ดาวเทียมประเภทนี้ เหมาะที่จะใช้ในประเทศที่ใหญ่ ๆ เพราะส่งดาวเทียมดวงเดียว ก็สามารถครอบคลุมพื้นที่ได้ทั่วประเทศ เช่น สหรัฐ, รัสเซีย , จีน , อินโดนีเซีย
ข้อเสีย : เนื่องจากส่งครอบคลุมพื้นที่กว้างๆ ความเข้มของสัญญาณจะต่ำ จึงต้องใช้จาน 4 - 10 ฟุต ขนาดใหญ่รับสัญญาณภาพจึงจะชัด
รูปที่ 1.8 รูปดาวเทียมแบบ C-BAND จะครอบคลุมพื้นที่กว้าง
2. แบบ KU - BAND ส่งความถี่ 10 - 12 GHz สูงกว่าความถี่ C – BAND ส่งสัญญาณที่จะครอบคลุมพื้นที่ได้น้อย จึงเหมาะสำหรับการส่งสัญญาณเฉพาะภายในประเทศ เป็นที่นิยมใช้ในประเทศสหรัฐอเมริกา ในยุโรป และประเทศญี่ปุ่น
ข้อดี : ความเข้มของสัญญาณสูงมากใช้จานขนาดเล็กๆ 80 – 120 เซ็นติเมตรก็สามารถรับสัญญาณได้แล้ว เหมาะสำหรับส่งสัญญาณภายในประเทศ เช่น สัญญาณ CABLE TV ผ่านดาวเทียม DBS ( Direct Broadcast Satellite ) ความถี่ 11.7 –12.5 GHz ในระบบ
ข้อเสีย : ฟุตปริ้นท์ระบบ KU - BAND จะแคบส่งเฉพาะจุดที่ต้องการครอบคลุมพื้นที่ได้น้อยทำให้เสียค่าใช้จ่ายสูง ปัญหาในการรับสัญญาณภาพเวลาเกิดฝนตกภาพไม่มี สาเหตุเนื่องมาจากความถี่ของ KU - BAND จะสูงมาก เมื่อผ่านเมฆฝน
รูปที่ 1.9 รูปดาวเทียมแบบ KU-BAND พื้นที่แคบแต่ความเข้มของสัญญาณสูงมาก

1.8 ฟุตปริ้นท์ (FOOTPRINT)

ฟุคปริ้นท์ ถ้าแปลตรง ๆ แปลว่า “ รอยเท้า ” แต่ความหมายของระบบ ดาวเทียมมีความหมายว่า “ ของเขตของบริเวณที่สัญญาณดาวเทียมครอบคลุมถึง ”
รูปที่ 10 รูปของขอบเขตของบริเวณที่สัญญาณดาวเทียมครอบคลุมถึง ( FOOTPRINT )
ฟุตปริ้นท์ จะมีเส้น เป็นวงในสุดจะมีความเข็มของสัญญาณ (Effective Isotropic Radiated Power ) สูงที่สุด หมายความว่าถ้าใช้จานรับสัญญาณดาวเทียม จานที่ใช้ก็มีขนาดเล็ก สัญญาณจะอ่อนลงตามลำดับ ในชั้นที่ 2 - 3 และ 4 ซึ่งขนาดของจานรับสัญญาณก็ต้องมีขนาดใหญ่ขึ้นตามไปด้วย ดาวเทียมแต่ละดวงนั้นจะมีพื้นที่ครอบคลุมแตกต่างกันไป
รูปที่ 11 แสดงกราฟทางแนวตั้งบอกขนาดของดาวเทียม
กราฟทางแนวตั้งบอกขนาดของดาวเทียม มีหน่วยเป็นเมตร กราฟทางแนวนอน EIRP ( EFFECTIVE ISOTROPIC RADIATED POWER ) แสดงถึงกำลังส่งสัญญาณของรัศมีจากใจกลาง มีประสิทธิภาพเท่าไรในแต่ละพื้นที่มีหน่วยเป็น dBW ( Decibel Watt ) ถ้าความแรงของสัญญาณมีค่า EIRP 25 dB ขนาดของหน้าจานจะต้องมีขนาดไม่น้อยกว่า 4 เมตร ซึ่งจะทำให้สัญญาณภาพที่รับได้คมชัด แต่ถ้าหากใช้จานที่มีขนาดเล็กกว่านี้ไปรับ ก็สามารถรับได้ แต่สัญญาณที่รับได้จะเป็นเม็ด หรือขีดดำ ๆ รบกวน ( ถ้าเป็นระบบ ANALOGUE ) ดังรูปที่ 1.12
รูปที่ 1.12 แสดงถึงรูปสัญญาณ ระบบ ANALOGUE
ในระบบ ANALOGUE สัญญาณที่รับด้วยจานขนาดไม่เพียงพอ ทำให้ภาพเป็นเม็ด หรือขีดดำ ๆ ขวางทางแนวนอน
รูปที่ 13 แสดงถึงรูปสัญญาณ ระบบ DIGITAL
แต่ถ้าเป็นระบบ DIGITAL ขนาดของจานไม่เพียงพอ ภาพจะเป็นโมเสครูปสี่เหลี่ยมในบางครั้งรูปและเสียงจะหยุดเป็นช่วง ๆ
การที่มีอาการดังกล่าวข้างต้นทั้งระบบ ANALOGUE และ DIGITAL อาจจะเกิดขึ้นได้ในกรณีดังนี้ 1 ) หน้าจานปรับไม่ตรงทิศทาง
2 ) ประสิทธิภาพของจานต่ำไป
3 ) ปรับตำแหน่ง LNB ไม่ถูกต้อง
4 ) จูนความถี่ไม่ตรงหรือค่า SR ไม่ถูกต้อง
5 ) สายนำสัญญาณไม่ดีเป็นต้น
ต่อไปจะกล่าวถึงฟุตปริ้นท์ ( FOOTPRINT ) และค่า EIRP ของดาวเทียมแต่ละดวงขอยกตัวอย่างฟุตปริ้นท์ของดาวเทียม ASIASAT 1 105.5 องศาE ดาวเทียมดวงนี้มีการแบ่งฟุตปริ้นท์ออกเป็น 2 บีม และแยกเป็น 2 ขั้ว คือ คลื่น V และ H ขั้วทาง H จะอยู่ทางเหนือ Northen Footprint และขั้ว V จะอยู่ทางใต้ Southen Footprint Northen Footprint จะมีพื้นที่ครอบคลุมถึงเพียงทางด้านเหนือ ( แต่ปัจจุบันพื้นที่ครอบคลุมลงมาทางด้านใต้ ซึ่งสามารถที่จะใช้จานขนาดไม่เกิน 2 เมตรก็รับชัดแล้ว ) ค่าของ EIRP จะอยู่เส้นนอกสุด ประมาณ 28 dB ซึ่งจะต้องใช้จานขนาดใหญ่มาก แต่ในขณะเดียวกัน Sothen Footprint EIRP อยู่กลางของประเทศไทยและอีกด้านอยู่ ด้านตะวันออกกลางค่าขิง EIRP เท่ากับ 37 dB ซึ่งถือว่าแรงมากในระบบการส่ง C - BAND จานที่ใช้รับไม่เกิน 1.5 – 2.0 M ก็สามารถรับได้คมชัดจากที่กล่าวมานั้นจะเห็นได้ว่า ค่า EIRP ที่ให้มาจะเห็นได้ว่า C - BAND ค่าต่ำสุด 21 – 38 dBW ถ้าค่าต่ำกว่านี้ก็คงต้องใช้จานใหญ่มากไปรับ เหมือนเมื่อสมัยก่อนที่ช่อง 3 - 9 ไปเช่าดาวเทียม Intelsat ค่า EIRP ที่ครอบคลุมถึงไทยต่ำมาก จึงจำเป็นต้องใช้จานขนาดใหญ่มาก ๆ ส่วนเกณฑ์สูงสุดจะสูงไม่เกิน 40 dBW ซึ่งไม่สามารถที่จะทำได้ เพราะเป็นข้อตกลงระหว่างประเทศ C - BAND ครอบคลุมพื้นที่ได้กว้าง จะทำให้สัญญาณเกิดการรบกวนกันได้ ส่วน KU - BAND ครอบคลุมพื้นที่แคบ ค่า EIRP สูงสุดถึง 55 dBW ซึ่ง
ทำให้จานมีขนาดเล็กลงมากจากที่กล่าวมานั้นจะเห็นได้ว่าค่าของ EIRP นั้นจะเป็นตัวกำหนดความกว้าง ของหน้าจาน ถ้าค่า EIRP สูง 37 - 38 dBW จานจะมีขนาด 1.5 – 2.0 เมตร เท่านั้น
2. ตำแหน่งดาวเทียมและพื้นที่ติดตั้ง
2.1 ตำแหน่งของดาวเทียม
รูปที่ 14 แสดงตำแหน่งของดาวเทียม
การที่เราจะติดตั้งจานดาวเทียมได้จะต้องรู้ตำแหน่งของดาวเทียมว่าอยู่ตำแหน่งไหน ดาวเทียมทุกดวงจะแขวนอยู่ที่เส้นศูนย์สูตร (เส้นแบ่งระหว่างซีกโลกเหนือและใต้) และดาวเทียมแต่ละดวงจะมีตำแหน่งเป็นของตัวเองโดยใช้เส้นแขวง (LONGTITUDE) เป็นตัวกำหนดตำแหน่ง ดังนั้นชื่อของดาวเทียมจะมีตัวเลขต่อท้ายด้วยเสมอ เช่น THAICOM 78.5 °E 78.5 หมายถึง เส้นแวงที่ 78.5 ํE หมายถึง ซีกโลกด้านตะวันออก
รูปที่ 15 ตำแหน่งของดาวเทียมตามแนวเส้นแวง
2.2 การกำหนดพื้นที่ในการติดตั้ง
เมื่อเรารู้ว่าดาวเทียมทุกดวงอยู่ที่เส้นศูนย์สูตรและประเทศไทยอยุ่ซีกโลกทางด้านเหนือ การติดตั้งจานจะต้องหันหน้าจานไปทางทิศใต้ ส่วนจะหันหน้าไปทางทิศตะวันออก หรือตะวันตกนั้นก็ขึ้นอยู่กับตำแหน่งที่
ติดตั้งกับตำแหน่งของดาวเทียมสมมุติว่าเราต้องการติตั้งจานที่กรุงเทพฯตำแหน่งที่กรุงเทพฯอยู่ที่ 13.5 เส้นแวงที่ 100 ถ้าเราต้องการรับดาวเทียมไทยคมจะต้องหันหน้าจานไปทางขวา (ถ้าเราหันหน้าไปทางทิศใต้) เพราะดาวเทียมไทยคมอยู่ที่เส้นแวง 78.5 ํE หรือในขณะเดียวกันเราต้องการรับสัญญาณจากดาวเทียม APSTAR 134 ํE เราจะต้องหันหน้าจานไปทางซ้าย แต่ถ้าเราต้องการรับ ASIA 2 100.5 ํE เราแทบจะไม่ต้องหมุนจานเลย เพราะตำแหน่งของเส้นแวงอยู่ที่ 100.5 °E ซึ่งตรงพอดี
รูปที่ 16 แสดงตำแหน่งของประเทศไทยตามแนวเส้นรุ้งเส้นแวง
การติดตั้งจานที่จังหวัดนราธิวาส กับการติดตั้งจานที่จังหวัดเชียงราย ย่อมที่จะมีมุมก้มเงยที่แตกต่างกัน เพราะว่าที่จังหวัดนราธิวาสอยู่ใกล้เส้นศูนย์สูตร จานก็จะก้มมากกว่ามุมก้มเงยหรือมุมซ้ายขวาในแต่ละตำแหน่ง หรือพื้นที่ก็ยังไม่เท่ากัน ขึ้นอยู่กับดาวเทียมกับพื้นที่ดังนั้นเพื่อให้ง่ายต่อการหามุมก้มเงย (ELEVATION)
รูปที่ 16 แสดงถึงมุมก้มเงยของจานรับสัญญาณในพื้นที่ต่างกัน
2.3 การคำนวณมุมก้มงย ( EL ) และ มุมส่าย ( AZ )
EL = tan-1
A2 = tan-1
EL = ELEVATION มุมก้มเงย
AZ = AZIMUTH มุมส่าย
? = LATITUDE เส้นรุ้งของสถานี
? = LONGTITUDE เส้นแวงของดาวเทียมลบด้วยเส้นแวงของสถานี
R = รัศมีของโลก 6,370 ก.ม.
H = ระยะความสูงของดาวเทียม 35,680 ก.ม.
รูปที่ 17 เข็มทิศมีความสำคัญมากในการติดตั้งจานรับสัญญาณดางเทียม
เข็มทิศมีความสำคัญมากในการติดตั้งจานรับสัญญาณดาวเทียม เพื่อที่จะได้กำหนดทิศทางและมุมที่จะหันหน้าจานได้อย่างถูกต้องตามที่ได้คำนวนไว้
2.4 วิธีการใช้เข็มทิศสำหรับงานติดตั้ง
1.ให้เราจับเข็มทิศโดยการใช้มือซ้ายถือเข็มทิศแล้วหันเลข “0” ให้อยู่ทางด้านตัวเรา ตรงข้ามจะเป็นเลข “180” จากนั้นให้เราหันหน้าไปทางทิศใต้โดยเข็มจะชี้ระหว่างเหนือและใต้ โดยตัวเลขของเข็มทิศที่จะชี้จะต้องข้ามระหว่าง “0” และ “180” ตามรูปที่ 18
รูปที่ 18 การใช้เข็มทิศในการกำหนดทิศทางของหน้าจาน
เมื่อได้ทิศเหนือและใต้แน่นอนแล้ว ให้ตีเส้นเหนือใต้ลงไปที่ตำแหน่งที่ต้องการติดตั้ง และตีอีกเส้นทำมุม 90° เป็นเส้น “ E ” กับ “ W ” จากนั้นให้ใส่ตัวเลข 90 ไว้ที่ E , 180 ที่ S และ 270 ที่ W ต่อมาให้ตีเส้นเป็นครึ่งวงกลมจาก E และ W ตามรูปที่ 18 การที่ตำแหน่งต่าง ๆ มีตัวเลขกำกับไว้ทำให้ง่ายในการติดตั้งหรือในการหาตำแหน่งของดาวเทียมยกตัวอย่าง เช่น มุม AZ (ส่าย) ที่คำนวณได้จากสูตรดาวเทียมไทยคม 78.5 ํE ตำแหน่งที่ติดตั้งกรุงเทพฯ มุม AZ อยู่ที่ 239 หน้าจานจะต้องหันไปที่ตำแหน่งนั้นจึงจะรับสัญญาณได้พอดี วิธีการหาตำแหน่ง 239 มีดังนี้ เอา 180 + 270 แล้วหารด้วย 2 = 225 ครึ่งหนึ่งระหว่าง 180 และ 270 ก็คือ “225” ให้เราขีดแบ่งทั้ง 2ให้เท่ากันตามรูป ดังนั้น 239 จะอยู่ค่อนไปทาง 270 เล็กน้อย เมื่อเราติดตั้งก็ให้หันหน้าจานไปทางนั้น จะทำให้รับสัญญาณได้โดยไม่หลงทิศส่วนการใช้เข็มทิศสำหรับจาน MOVE นั้นไม่ต้องกำหนดตัวเลขเหมือนการติดตั้งจาน FIX เพราะจาน MOVE จะใช้ทิศใต้เป็นหลัก โดยไม่ต้องกำหนดมุม A การใช้เข็มทิศสำหรับผู้ที่เริ่มติดตั้งใหม่ๆมีความจำเป็นมากเพราะสูตรที่คำนวณไว้ในหนังสือจะต้องอ้างอิงถึงอุปกรณ์เหล่านี้เสมอเพื่อง่ายต่อความเข้าใจเครื่องมืออีกชนิดหนึ่งที่ต้องทำความเข้าใจก็คือ “เครื่องวัดมุม (Angle)” จะใช้ประกอบในการติดตั้ง เพื่อทำการวัดมุมก้มเงย EL เมื่อเราคำนวณได้จากสูตรว่ามีมุม EL เท่าไรก็จะใช้เครื่องวัดนี้ไปจับติดตั้งไว้ในตำแหน่งมุมที่ต้องการ และทำการปรับมุม EL ก้มลงหรือเงยขึ้นให้ได้ตามองศาที่ต้องการ
รูปที่ 19 แสดงรูปของเครื่องมือที่ใช้ในการวัดมุม ( Angle )
2.5 ข้อควรระวังในการใช้เข็มทิศและตัววัดมุม
1. ต้องระวังไม่ให้เครื่องมือทั่ง 2 ชนิดนี้ตกเป็นอันขาด เพราะจะทำให้การวัดผิดพลาดได้
2. ห้ามนำเครื่องมือทั้ง 2 ชนิดนี้เก็บไว้ในที่เดียวกัน เพราะจะทำให้ให้เข็มทิศเสีย สาเหตุมาจากเครื่องวัดมุมด้านหนึ่งเป็นแม่เหล็กที่มีสนามแม่เหล็กสูง ส่วนที่เข็มทิศจะมีสนามแม่เหล็กชนิดที่มีขั้ว NS เมื่ออยู่ใกล้ ๆ กันอาจจะทำให้สนามแม่เหล็กของเข็มทิศเปลี่ยนแปลงได้
3. เครื่องวัดมุมก่อนmuj0tใช้จะต้องมีการปรับตั้งให้ได้มุมฉากที่ถูกต้องเสียก่อนที่จะทำการวัดจริง
3. อุปกรณ์ในการรับสัญญาณดาวเทียม
3.1 จานรับสัญญาณดาวเทียม
จานรับสัญญาณดาวเทียมมีอยู่หลายแบบด้วยกัน เช่น
- จานรับส่งข้อมูล VSAT
- จานรับสัญญาณของ UBC ซึ่งมีขนาดเล็ก ใช้ในย่าน ความถี่ KU - BAND
- จานรับสัญญาณแบบพาราโบลิก
การทำงานของจานรับสัญญาณ
สัญญาณดาวเทียมอยู่ห่างจากพื้นโลกประมาณ 35,786 ก.ม. การใช้สายอากาศแบบยากิธรรมดาไปรับสัญญาณไม่สามารถจะรับได้ เพราะสัญญาณอ่อนมากลักษณะของจานรับสัญญาณดาวเทียม
รูปที่ 20 แสดงรูปแบบของจานรับสัญญาณทั้งแบบทึบและโปร่งและสายอากาศแบบยากิ
ลักษณะของจาน
จานรับสัญญาณแบบตะแกรงโปร่งจะเป็นที่นิยมมากกว่าแบบที่มีตะแกรงทึบเพราะเนื่องมาจาก 1.ใช้วัสดุน้อยกว่าทำให้มีน้ำหนักที่เบา
2.ไม่ต้านลมเมื่อเกิดพายุ
3.มีความสวยงามกว่า
รูปที่ 21 แสดงลักษณะพิเศษของจานรับสัญญาณดาวเทียมแบบโปร่ง
ความเข้าใจเกี่ยวกับเรื่องจานแบบทึบ และแบบโปร่งของคนทั่วไปยังไม่ถูกต้อง คือ จานแบบทึบจะมีเกณฑ์การขยายมากกว่าแบบโปร่ง เพราะจานแบบโปร่งสัญญาณจะรั่วได้ซึ่งก็มีส่วนถูกอยู่บ้างถ้าตะแกรงที่นำมาผลิตมีขนาดใหญ่เกินไปคือมีความกว้างของรูตะแกรงมากกว่า ?/16 ของความถี่จึงได้มีการออกแบบจานสะท้อนแบบ“พาราโบลิก” เพื่อมาทำหน้าที่ในการรับสัญญาณแทนสายอากาศแบบยากิ
หลักการทำงานของจานรับสัญญาณดาวเทียมมี ดังนี้ ส่วนโค้งของจานทำให้สัญญาณที่มาจากทางตรงเกิดการหักเห มุมตกกระทบเท่ากับมุมสะท้อนทำให้สัญญาณมารวมกันที่จุดเดียวเกิดอัตราการขยาย “ GAIN ” สัญญาณตรงจุด FOCOS (S) จะมีความเข้มสูง ถ้า DIAMETER (D)ของจานมีขนาดใหญ่มากอัตราความเข้มของสัญญาณตรงจุด F ก็จะมีสูงมากตามไปด้วย ตรงข้ามถ้าค่า D น้อยความเข้มของตำแหน่ง F ก็น้อยตาม
รูปที่ 22 แสดงถึงหลักการการทำงานของจานดาวเทียม
วัสดุที่นำมาผลิตจานดาวเทียม
วัสดุที่นำมาผลิตจานดาวเทียมส่วนใหญ่จะใช้อลูมิเนียมสาเหตุที่นิยมใช้อลูมิเนียมมากกว่าเหล็กเพราะ 1. เหล็กมีการดูดซับสัญญาณแม่เหล็กไฟฟ้าทำให้ค่าสัมประสิทธิ์ของจานลดลง
2. อลูมิเนียมมีน้ำหนักที่เบา
3. อลูมิเนียมมีความทนทานมากกว่าเหล็ก (ไม่เกิดสนิม) ซึ่งหมายความว่าถ้ารูของตะแกรงนั้นมีขนาดกว้างไม่เกินที่กำหนด สัญญาณก็จะไม่มีการสูญเสีย ดังนั้นผู้ผลิตส่วนใหญ่จึงต้องคำนวณให้เหมาะสมกับย่าน
ความถี่มี่ใช้งานเพื่อให้จานมีประสิทธิภาพในการรับดี มิเช่นนั้นลูกค้าก็จะไม่ซื้อคนทั่วไปก็ยังมีความสงสัยว่าจานแบบ C - BAND จะใช้รับความถี่ย่าน KU - BAND ได้หรือคำตอบคือได้ 100% ถึงใช้รูตะแกรงที่ใหญ่ก็ตาม คำถามที่สงสัยคือว่าทำไมถึงรับได้สัญญาณไม่สูญเสียไป หรือสัญญาณเกิดการสูญเสียแน่นอนแต่ก็สามารถชดเชยด้วยขนาดจานดาวเทียมที่ใหญ่ ประกอบกับความเข้มของจาน KU-BAND มีค่ามากกว่าทำให้การรับ ดีกว่า ๆ ใช้จานของ KU-BAND รับเสียด้วยซ้ำ ซึ่งเราสามารถทดลองด้วยการใช้จาน C - BAND แบบโปร่งไปติดตั้งรับสัญญาณเปรียบเทียบกับจานของ KU - BAND ใขณะที่ฝนตกภาพของจาน KU - BAND จะหายแต่ภาพของจานแบบ C - BAND มีปกติ
การออกแบบจานรับสัญญาณดาวเทียม
การออกแบบจานรับสัญญาณดาวเทียมจะออกแบบ จานด้วยการคำนวนจานสูตรทางคณิตศาสตร์ ดังนี้ สูตร F = D 2/16h
โดย F = จุดรวมสัญญาณว่าสะท้อนจากหน้าจานไปยังตำแหน่งเดียวกัน โดยมีจุดวัดระยะจากท้องจานถึง จุด F (Focus)
D = เส้นผ่าศูนย์กลางของจาน Diameter
h = ค่าความลึกของท้องจานถึงปากขอบของจาน Depth
รูปที่ 23 แสดงการแทนค่าสมาการในสูตรกับลักษณะจานรับสัญญาณค่า F/D RATIO
ค่า F/D RATIO คืออัตราส่วนระหว่าง Focus กับ Diameter ถ้าค่า F/D น้อยหน้าจานจะมีความลึก (h ค่ามาก)
รูปที่ 24 แสดงผลที่ได้ของสัดส่วนระหว่าง Focus กับ Diameter ที่ต่างกัน
จะเห็นได้ว่าค่า F/D มากระยะ focus จะสูงแต่ค่า F/D น้อยระยะของ F จะอยู่ต่ำ จานที่มีค่า F/D มากจะมีแกนสูง ซึ่งผู้ผลิตส่วนใหญ่จะนิยมใช้ F/D อยู่ในช่วง 0.38 – 0.40
วิธีหาค่า F/D ทำได้ดังนี้
หากค่า F = 82.2 และ D = 213 จะได้ค่า F/D เท่ากับ 8.2 / 213 = 0.386 เป็นต้น
ค่า F/D ที่คำนวณได้จะนำไปใช้ประโยชน์ในการติดตั้ง LNB ให้ได้ระยะที่ถูกต้อง โดย LNB ทุกตัวจะบอกค่า F/D มาให้ที่ด้านข้างของ LNB เมื่อรู้ค่า F/D ของจานแล้วให้ทำการติดตั้งค่า F/D เท่าที่จานกำหนดมา (ตามรูปที่ 25 )
รูปที่ 25 แสดงถึงค่า F/D ของ LNB ซึ่งใช้ ค่า F/D = 0.40
การหาอัตราเกนการขยายสัญญาณ (G) สูตร G = 10log??2?(D/?2)?db*************************************** โดย ? = ความยาวคลื่น (V/f) หน่วยเป็นเมตร
? = ค่าประสิทธิภาพของจาน (Efficiency)
D = เส้นผ่าศูนย์กลางของจานหน่วยเป็นเมตร
อัตราการขยายของจานหรือที่นิยมเรียกกันว่า “GAIN” การวัดอัตราการขยาย (Gain) ก็คือการวัดการส่งพลังงานที่สะท้อนหน้าจานไปยังทิศใดทิศทางหนึ่ง ซึ่งมีปัจจัยหลายด้านมากระทบทำให้อัตราการขยายของจานมากหรือน้อย มี 5 ปัจจัยด้วยกันคือ
1.วัสดุที่นำมาใช้เป็นตัวสะท้อน ถ้าเป็นเหล็กจะดูดซับสัญญาณคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าทำให้ Gain ต่ำ เมื่อเทียบกับวัสดุอลูมิเนียมจะไม่มีการดูดซับคลื่นแม่เหล็ก หรือมีบ้างแต่น้อยกว่าเหล็ก ทำให้ค่าสัมประสิทธิ (?) มากกว่า 0.65% คือค่าประมาณที่การสะท้อนได้
2.ส่วนโค้งของจานไม่ถูกต้องตามระนาบ ทำให้จุดสะท้อนผิด
3.รูปทรงของจานบิดเบี้ยวทำหะรยะ Focus ผิด
4.ค่า F/D Ratio ที่แตกต่างกันคือ รูปทรงจานที่ความลึกและตื้น
5.จุดวางตำแหน่งฟีคฮอร์น คือระยะโฟกัสของจานไม่ถูกต้อง
ค่าความถี่กับขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางของจานจะทำให้ค่าของเกนเปลี่ยนแปลง คือ ขนาดของจานกว้างขึ้น Gain จะสูงขึ้นตามและความถี่ยิ่งสูง Gain ก็ยิ่งสูงตาม
จานรับสัญญาณ C-BAND สามารถรับสัญญาณได้ 4 ระบบ คือ
1.ระบบ C-BAND ANALOGUE
2.ระบบ C-BAND DIGITAL
3.ระบบ KU-BAND ANALOGUE
4.ระบบ KU-BAND DIGITAL
รูปทึ่ 26 รูปแสดงตัวอย่างของเครื่อง Receiver
ดังนั้นตัวจานรับจึงเป็นระบบ Multi System คือรับได้ทุกระบบ เครื่องรับสัญญาณ (Receiver) จะเป็นตัวเลือกสัญญาณว่าจะเลือกระบบใดไปใช้งาน
3.2 ลักษณะของ LNB / FEED HORN
ฟีดฮอร์น (Feed Horn) ทำหน้าที่รับสัญญาณสะท้อนจากจานและส่งสัญญาณผ่านเวฟไกด์ (Waveguide) แบบสี่เหลี่ยมผืนผ้าความสำคัญคือช่องเวฟไกด์จะต้องได้ขนาดอัตราส่วนที่เหมาะสมกับความถี่ที่ส่ง
รูปที่ 27 แสดงรูปตัวอย่าง ฟีดฮอร์น ( Feed Horn )
การออกแบบท่อนำสัญญาณ (Waveguide)
เนื่องด้วยสัญญาณดาวเทียมมีความถี่สูงมาก ย่านความถี่ไมโครเวฟไม่สามารถใช้สายสัญญาณธรรมดาส่งสัญญาณความถี่สูงได้จึงต้องใช้ท่อนำสัญญาณ(Waveguide) สะท้อนคลื่นความความถี่ไปยังวงจรแล้วลดความถี่ให้ต่ำลง (Down Converter) จึงจะสามารถส่งผ่านสายสัญญาณได้ในการออกแบบท่อนำสัญญาณรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้าจะต้องคำนึงถึงพื้นที่หน้าตัดในการรับสัญญาณโดยคิดจากความกว้าง A = ?/2 และความสูง B = A/2 ในการสะท้อนของคลื่นให้เหมาะสม มิฉะนั้นจะไม่สามารถส่งผ่านสัญญาณความถี่สูงได้
รูปที่ 28 แสดงรูปและหลักการทำงานของท่อนำสัญญาณ ( Waveguide )
ช่องเวฟไกด์แบบสี่เหลี่ยมมุมป้าน (คางหมู) เป็นช่องแบบใหม่ช่องเวฟไกด์มีความสำคัญ คือ มันจะทำหน้าที่ส่งสัญญาณคลื่นความถี่ไมโครเวฟที่สะท้อนจากจานให้ไปที่ช่องโพรบ (สายอากาศ) ถ้าช่องเวฟไกด์ออกแบบไม่ถูกต้องจะเกิดการสูญเสียสัญญาณ (Loss) ทำให้ประสิทธิภาพในการรับสัญญาณไม่ดีวัสดุที่นำมาทำฟีดฮอร์นส่วนใหญ่ จะเป็นอะลูมิเนียมผสมซิงค์ซึ่งเป็นวัสดุที่มีการเหนี่ยวนำกับสัญญาณแม่เหล็กน้อย ถ้านำวัสดุที่เป็นเหล็กมาใช้ซึ่งเหล็กจะมีปฏิกริยาต่อสนามแม่เหล็กมาก ทำให้สัญญาณที่ส่งผ่านมาเกิดการดูดซับสัญญาณ ทำให้เกิดการสูญเสีย (Loss)
ชนิดของ FEED HORN
ฟีดฮอร์นมีหลายชนิดแต่ในรูปที่ 29 นี้เป็นแบบคงที่ ไม่สามารถเปลี่ยนขั้วคลื่นได้ คือต้องการรับทางด้านใดก็ฟีกซ์อยู่กับที่ซึ่งช่องหลัง ๆ นิยมมาใช้รับสัญญาณดาวเทียม Thaicom รายการทีวีไทย
รูปที่ 29 แสดงรูปร่างของฟีดฮอร์นแบบคงที่
ฟีดฮอร์นแบบ FIX หรือแบบคงที่
ฟีดฮอร์นแบบปรับขั้วคลื่นได้ Polarized Feed Horn เป็นฟีดฮอร์นที่สามารถปรับขั้วคลื่นได้ ด้วยการขับมอเตอร์เพื่อเปลี่ยนแปลงแนวของโพรบให้หมุนเปลี่ยนทางจึงทำให้ได้ทั้ง 2 แนว V / H ซึ่งในปัจจุบันไม่นิยมใช้แล้ว เพราะ “ราคาสูง” และ“มีความยุ่งยากเวลาติดตั้ง เพราะต้องต่อสายจากเครื่องมาควบคุมตัวมอเตอร์”
รูปที่ 30 แสดงรูปแบบการต่อใช้งานฟีดฮอร์นแบบปรับขั้วคลื่นได้
รูปที่ 31 แสดงรูปฟีดฮอร์นแบบปรับขั้วคลื่นได้
ฟีดฮอร์นแบบ 2 ขั้วในตัวเดียว คือ จะมีช่องเวฟไกด์ 2 ช่องทางด้านแนวตรงกับด้านข้าง โดยที่ทั้ง 2 ช่องนั้นจะสามารถติดตั้ง LNB ได้ 2 ตัว จึงทำให้รับสัญญาณได้ 2ขั้ว V / H ซึ่งเป็นที่นิยมใช้อยู่ยุคหนึ่งแต่ปัจจุบันก็น้อยลงเพราะ
1.ต้องใช้ LNB แยกกัน
2.ต้องใช้อุปกรณ์เสริม เช่น สวิทซ์ (Multi SW)
3.ราคาสูง
รูปที่ 32 แสดงรูปแบบการต่อใช้งานฟีดฮอร์นแบบ 2 ขั้วในตัวเดียว
รูปที่ 33 เป็นรูปของฟีดฮอร์นแบบ 2 ขั้วในตัวเดียว
ปัจจุบันจะนิยมใช้ LNB และ Feed Horn ที่รวมในตัวเดียว และมีชื่อเรียกว่า LNBF ( 1 คุณสมบัติจะรับได้ทั้ง V / H โดยที่ภายในจะมีโพรบรับสัญญาณ 2 ขั้ว มีค่าต่างกัน 90° การสลับเปลี่ยนขั้วจะใช้โวลท์เตจสวิทซ์เป็นตัวตัดต่อ
รูปที่ 34 แสดงรูปของ LNBF และบล็อกไดอะแกรมของ LNBF
การทำงานสัญญาณที่มาจากจุดรับสัญญาณ Antenna ซึ่งรับมาพร้อมกัน 2 ขั้ว สัญญาณจะมารอที่ SW ตัดต่อว่าจะเอา V หรือ H ไปใช้งานโดยที่ SW จะถูกควบคุมด้วยแรงไฟ DC ต่างระดับ 13 V / 18 V ที่ออกจากเครื่อง Receiver
รูปที่ 35 แสดงลักษณะการเชื่อมต่อ ระหว่าง LNB เข้ากับเครื่อง Receiver
การติดตั้ง LNBF รุ่นนี้ไม่ต้องเดินสายให้ยุ่งยากเหมือนกับฟีดฮอร์นรุ่นเก่า การควบคุมการตัดต่อ V / H จะใช้สายสัญญาณเส้นเดียวกันกับสายที่ต่อออกมา โดยการส่งแรงไฟ DC จากเครื่องรับย้อนกลับไปยัง LNB เพื่อควบคุมการตัดต่อ V / H โดยที่ 13V SW จะตัดไปรับขั้ว V และ 18V SW จะตัดไปรับขั้ว H
รูปที่ 36 แสดงให้เห็นว่า LNB บางรุ่นจะมีการกำหนดทิศทางให้เรียบร้อย
*หมายเหตุ – การตัดต่อ V / H จะเปลี่ยนแปลงไปได้ถ้าหากการติดตั้ง LNB ไม่ถูกต้องตามที่บริษัทกำหนด การติดตั้งที่ถูกต้องลูกศร 0 จะต้องชี้ไปทางทิศใต้ S ดังที่แจ้งไว้ข้างต้นจะเป็นไปตามนั้น
*LNB รุ่นใหม่ล่าสุดของ PSI รุ่น DL 21 จะมีลูกศร ? ทิศที่ถูกต้องจะต้องชี้ไปทางทิศตะวันออก (E)การทำงานของ LNB
รูปที่ 37 บล็อกไดอะแกรมแสดงการทำงานของ LNB
LNB (Low Noise Block Down Convertor) ทำหน้าที่เปลี่ยนความถี่คลื่นไมโครเวฟ 3400 – 4200 MHz ให้ลงมาเป็นความถี่ 950 – 1,750 MHz สาเหตุที่ต้องเปลี่ยนสัญญาณให้มีความถี่ลดลงเพราะว่าความถี่ในระดับ 3400 – 4200 MHz นั้นไม่สามารถจะเดินทางในสายนำสัญญาณได้ สัญญาณจะสูญเสียในสายมาก
รูปที่ 38 รูปการรับสัญญาณและการต่อสาย แบบไม่ลดความถี่
รูปแบบการรับสัญญาณ และการต่อสายแบบสัญญาณไม่ลดความถี่
จากรูปที่ 38 ถ้าสัญญาณที่จะส่งมาจากดาวเทียม 3.4 – 4.2 GHz ผ่าน RF AMPโดยไม่มีการ Down Convertor สัญญาณเสียก่อน สัญญาณจะผ่านตัวขยายส่งต่อไปยังสายนำสัญญาณและเข้าไปยังเครื่องรับที่อยู่ภายในบ้านซึ่งความถี่สูงขนาดนั้นไม่สามารถเดินทางในสายได้ จึงได้มีการคิดลดความถี่ลงด้วยตัว LNB
รูปบล็อกไดอะแกรม
รูปบล๊อกไดอะแกรมที่ส่งสัญญาณ 3.4 – 4.2 GHz ส่งมาจาก ANT (โพรบ) เข้าวงจร RF AMP เพื่อทำการขยายสัญญาณให้แรงขึ้น ส่งเข้ามาวงจร Down Convertorเพื่อทำการลงความถี่ทุกช่องสัญญาณที่ส่งเข้ามาให้เป็นความถี่ IF 950 – 1,750 MHz การลดความถี่ด้วยการสร้างความถี่ OSC 5150 MHz ไปหักล้างกับความถี่ทุกความถี่ที่เข้ามา ยกตัวอย่างเช่น TV ไทยช่อง 3 ส่งความถี่จากดาวเทียมย่าน RF 3952 MHz เมื่อสัญญาณส่งมายังวงจร Down Convertor สร้างความถี่ 5150 MHz ไปลบก็จะได้ IF OUT เป็นความถี่ใหม่ 1198 MHz.
รูปที่ 39 รูปการรับสัญญาณและการต่อสาย แบบลดความถี่
จากรูปการส่งสัญญาณจากดาวเทียมมีทั้ง 2 ระบบคือ C-BAND 3.4 – 4.2GHz. , KU-BAND 10.7 – 12.75 GHz ความถี่ผ่าน LNB สัญญาณก็จะลดลงไปเป็น 950 – 1,750 MHz. ทั้ง 2 ระบบ ซึ่งความถี่ในระดับนี้สามารถเดินทางในสายนำสัญญาณได้ (สานนำสัญญาณที่ผ่านความถี่ 2 GHz ได้)
ชนิดของ LNB LNB มีหลายชนิด 1.LNB แบบรับได้ทางเดียว LNB ชนิดนี้จะต้องนำไปต่อรวมกับ Feed Horn ที่ได้เขียนไว้ในเรื่อง Feed Horn
รูปที่ 40 แสดงรูป LNB ชนิดรับได้ทางเดียว
2.LNB แบบมีตัว Feed Horn รวมในตัวเดียวกันและมีความสามารถรับได้ 2 ขั้ว ในขณะเดียวกัน โดยการใช้แรงไฟจากเครื่องรับ Receiver ไปเป็นตัวตัดต่อ
รูปที่ 41 แสดงรูปร่างของ LNB ชนิด 2 ขั้วในตัวเดียวกัน
3.LNBF แบบใช้ความถี่เป็นตัวควบคุมการเลือกขั้วV / H LNB ชนิดนี้เป็นการพัฒนาจาก LNB แบบการใช้แรงไฟไปตัดต่อโดยที่ความถี่ IF ทาง V จะปกติ แต่ความถี่ของทาง H จะบวกไป 600 MHz LNB แบบนี้จะนิยมมาใช้เมื่อต้องการแยกเครื่องรับหลาย ๆ บ้าน หรือไปใช้กับงานระบบ SMATV ที่ใช้กันตามโรงแรมและอพาร์ตเม้นท์
รูปที่ 42 แสดงรูปLNBF แบบใช้ความถี่เป็นตัวควบคุมการเลือกขั้วV / H
รูปที่ 43 รูปการต่อสัญญาณจากจานใบเดียวแต่แยกดูหลายจุด
จากรูปการต่อแบบนี้ถ้าใช้ LNB แบบใช้แรงไฟไปตัดต่อจะไม่สามารถทำได้ เพราะ แต่ละจุดต้องดู V และ H ตามกัน จะแยกดู V / H อิสระไม่ได้ ซึ่งจะทำให้ผู้ชมแต่ละจุดเกิดความไม่สะดวก แต่ถ้าเป็น LNB แบบ
ชิพความถี่ปัญหานี้จะหมดไป ทุกจุดจะแยกดู V และ H ได้อย่างอิสระ ซึ่งทำได้โดยการ Tune ความถี่ ทาง V แบบปกติ ส่วนความถี่ทาง H ให้ Tune บวกเพิ่มจากความถี่เดิมไปอีก 600 MHz (IF)
รูปที่ 44 รูปการต่อใช้งาน SMATV ใช้งานตามโรงแรม
งานระบบโรงแรม SMATV ส่วนใหญ่ต้องการเครื่องรับแบบรวมช่องสัญญาณ และกระจายไปยังจุดต่าง ๆ เครื่องรับจะมีอยู่หลายตัว เลือกรับ V และ H ได้อิสระ S1 – S4 จะเลือกรับ V หรือ H ก็ได้แล้วแต่โครงการต้องการเพียงแต่ว่า H จะต้องเพิ่มบวกอีก 600 MHz เท่านั้น
ตัวอย่างเช่นสาเหตุที่ LNB รุ่น DS 2 สามารถที่จะเลือกรับ V หรือ H ได้อย่างอิสระก็เพราะว่าวงจรภายในของ LNB จะมีการทำงานแยกออกเป็นอิสระเช่นกัน V และ H จะมีวงจร RH และ D/C แยกจากกัน วงจร D/C V และ H จะมีค่าแตกต่างกัน ทาง V จะใช้ค่าความถี่ของ L 0 / 0 SCเท่ากันกับ LNB ธรรมดา คือ 5150 MHz ความถี่ทาง V เข้ามาเช่น 3760 MHz ผ่านวงจร D/C จะต่ำลงไปเป็น 1390 IF ความถี่ทาง H 3753 MHz ผ่านวงจร D/C จะได้ความถี่ IF ที่ 1997 MHz สัญญาณทั้ง 2 จะเข้าไปรวมกันอยู่ในวงจร Combiner และออกไปที่ IF OUT ไปเข้าเครื่องรับ ซึ่งเลือกความถี่ได้ตั้งแต่ 950 –2150 MHz
ประสิทธิภาพในการรับสัญญาณของ LNB
LNB สมัยแรก ๆ ใช้แรงไฟมากประมาณ 12 V. และได้มีวิวัฒนาการลดลงตามลำดับจาก 12 เหลือ 9 และเหลือ 6 V. ในปัจจุบันความร้อนของวงจรก็ลดลงมา ประสิทธิภาพในการใช้งานรวมทั้งความถี่ก็ดีกว่าเดิม ส่วนทางด้าน Nosie Temperature มีหน่วยวัดเป็นองศาเควิน (Degreekelvins : °K) ก็ได้มีการพัฒนาให้มีอัตราการรบกวนน้อยลงกว่าก่อนมาก เช่น เมื่อก่อนค่า °K จะอยู่ที่ระหว่าง 30 – 40 °K ลดลงมาที่ 20 –30 °K จนถึงปัจจุบันเหลือเพียง 15 - 20°Kค่า องศา K ( °K ) คืออะไร? ค่าของ °K คือค่าที่กำหนดขึ้นมาวัดค่าการรบกวนในภาคการขยายของ RF AMP ทำการขยายสัญญาณ เมื่อสมัยแรก ๆอุปกรณ์สารกึ่งตัวนำที่นำมาใช้ทำหน้าที่ขยายสัญญาณยังมีคุณสมบัติไม่ดีพอ แต่ปัจจุบันได้มีการนำเอาเทคโนโลยีสารกึ่งตัวนำแบบใหม่มาใช้ เช่น High Electron Mobility Transistor (HEMT) สารกึ่งตัวนำดังกล่าวทำหน้าที่ขยายความถี่สูงได้ดี จึงทำให้การรบกวนน้อยลงเมื่อเทียบกับแต่ก่อน
ตารางที่ 2 ตารางเปรียบเทียบค่า °K ในแต่ละความถี่
PS2 PS2
FREQ GAIN DEG° K FREQ GAIN DEG °K
3.4 65.1 16 3.4 67.0 19
3.6 66.2 19 3.6 66.5 17
3.8 67.4 15 3.8 66.7 15
4.0 66.5 18 4.0 65.5 18
4.2 65.5 17 4.2 67.1 16
จากตารางเปรียบเทียบจะเห็นได้ว่าค่าของ °K ของ LNB แต่ละตัวจะไม่คงที่ที่ความถี่แต่ละความถี่แต่จะสังเกตได้ว่าค่าต่ำสุดจะไม่ต่ำกว่า 15 °K และสูงสุดจะไม่เกิน 20 °K ต่อไปเทคโนโลยีการผลิตการผลิตที่ดีขึ้น ค่าของ °K คงจะต่ำกว่านี้ ดังนั้นการรบกวนต่อสัญญาณภาพก็จะลดลง
3.3 สกาล่าริง (Scalar Ring)
สกาล่าริงทำหน้าที่เป็นตัวยึดฟีดฮอร์น และ LNB ให้อยู่ในตำแหน่งของ Focus ในสมัยก่อนผลิตมาจากอลูมิเนียมฉีดขึ้นรูปโดยด้านในจะทำเป็นรูปวงแหวนเป็นชั้น ๆ ซึ่งตามหลักทางทฤษฎีบอกไว้ว่าเพื่อนำมาลดทอนสัญญาณสะท้อนกลับไปยังจานทำให้เกิดค่า VSWR (Voltage Standing Ratio)
รูปที่ 45 แสดงให้เห็นว่าจะมีการสะท้อนของคลื่นหากใช้สกาล่าริงแบบไม่มีวงแหวน
จากรูปที่ 45 ถ้านำสกาล่าริงแบบที่ไม่มีวงแหวนมาใช้รับสัญญาณ สัญญาณที่มาจากดาวเทียมจะสะท้อนที่จานไปยัง LNB บางส่วนไปกระทบสกาล่าริงสะท้อนกลับลงมายังจาน ตรงจุดนี้เองที่ทฤษฎีว่าไว้จะเกิดค่า VSWR ขึ้น
รูปที่ 46 แสดงให้เห็นว่าจะไม่มีการสะท้อนของคลื่นหากใช้สกาล่าริงแบบมีวงแหวน
ถ้าสกาล่าริงเป็นแบบที่มีวงแหวนเป็นชั้น ๆ สัญญาณที่สะท้อนจากหน้าจานขึ้นไปบางส่วนจะไม่กลับลงมาเพราะว่าวงแหวนที่เป็นชั้น ๆ จะหักเหทำให้สัญญาณไม่สะท้อนกลับลงมายังหน้าจานจึงไม่เกิดการรบกวนกับสัญญาณจริง ๆ
การนำเทคโนโลยีพลาสติกมาผลิตสกาล่าริง ปัจจุบันเทคโนโลยีพลาสติกได้มีการพัฒนาไปมาก ช่วง 10 ปีมานี้เริ่มเข้ามามีบทบาทในอุตสาหกรรมมากขึ้น แม้แต่ในรถยนต์ก็นำเอาพลาสติกมาใช้กันอย่างแพร่หลาย เช่น กันชนรถยนต์ ในปัจจุบันใช้พลาสติกเกือบทั้งหมดก็ว่าได้เมื่อพลาสติกได้พัฒนามาถึงจุดที่มีความแข็งแรงทนทานสามารถนำมาใช้แทนเหล็ก และอลูมิเนียมได้ สกาล่าริงแบบพลาสติกจึงได้เกิดขึ้น
รูปที่ 47 แสดงรูปสกาล่าริงแบบพลาสติกและผลจากการใช้
จากรูปที่ 47 สกาล่าริงแบบพลาสติกจะไม่มีการสะท้อนกลับมาลงที่หน้าจาน ทำให้เกิดค่า VSWR เพราะพลาสติกนั้นคลื่นไมโครเวฟสามารถทะลุได้ จากผลการทดลองสกาล่าริงแบบพลาสติกมีข้อดีกว่าอลูมิเนียมหลายประการ เช่น
1. สัญญาณดีกว่า
2. น้ำหนักเบากว่า
3.ไม่เป็นสนิมเมื่อไปติดตั้งชายทะเลแต่คงต้องใช้เวลาสักหน่อยที่จะทำให้คนไทยยอมรับ (ในต่างประเทศมีใช้กันมานานแล้ว)
3.4 สายนำสัญญาณ
สายนำสัญญาณ มีความสำคัญไม่น้อยในระบบการติดตั้งจานรับสัญญาณดาวเทียม เพราะเราทราบกันแล้วว่าความถี่ IF ของดาวเทียมหลังจากผ่าน LNB มาแล้วจะอยู่ที่ 950 – 2150 MHz ความถี่สูงระดับนี้จะมีปัญหามากกับการเดินทางในสาย ซึ่งทำให้มีผลต่อคุณภาพของงานการดูจากสายตาภายนอกนั้นคงจะไม่ได้ ซึ่งดูแต่เพียงว่าเป็นสาย RG6/U มีชีลด์มาก และมีฟรอยด์หุ้ม เวลานำไปใช้งานจริงกลับใช้ไม่ได้
รูปที่ 48 เป็นรูปของสายโคแอคเชี่ยน (Coaxial Cable)
วิธีการซื้อสายไปใช้งาน
1. ดูสเปคของสายยี่ห้อนั้นว่ามีค่าความถี่เท่าไรที่ผ่านได้ และคุณสมบัติต่าง ๆ ที่จะนำไปใช้งานว่าตรงกับความต้องการของเราหรือเปล่า
2. เช็คดูตามสเปคว่าเป็นไปตามที่ระบุไว้หรือไม่ เช่น วัดอัตราการ Loss ว่าจริงหรือไม่ เป็นต้น
3.5 เครื่องรับสัญญาณ Receiver
เครื่องรับสัญญาณดาวเทียม หรือเราเรียกเป็นภาษาอังกฤษว่า “Receiver” มีหลายหลากรูปแบบ
3.5.1 เครื่องรับสัญญาณแบบคงที่ (Fix Analogue)
รูปที่ 49 แสดงรูปถาพของเครื่องรับสัญญาณแบบคงที่
ซึ่งสามารถรับสัญญาณได้ทั่งระบบ C - BAND และ KU - BAND มีระบบการทำงานที่แตกต่างกันไปการที่จะพิจารณาเลือกใช้เครื่องรับสัญญาณจะต้องมีความรู้ในด้านการเลือกใช้คุณสมบัติของเครื่อง (Specification) ให้ตรงกับความต้องการของเรา เพราะเครื่องรับแต่ละแบบจะมีคุณมสบัติและราคาที่แตกต่างกัน คุณสมบัติของเครื่องรับที่สำคัญมีหลัก ๆ ดังต่อไปนี้
1. ความถี่ของเครื่องรับที่สามารถรับได้ Frequency (Freq) ปัจจุบันเครื่องจะต้องมีความสารถที่จะรับสัญญาณได้สูงสุดไม่น้อยกว่า 2150 MHz เครื่องบางรุ่นรับความถี่ได้ประมาณ 950 – 1750 MHz ทำให้เวลานำไปใช้งานไม่สามารถใช้กับ LNBF รุ่นความถี่ (DF2) ได้ (ให้ย้อนกลับไปอ่านบทที่ 3.2)
2. จะต้องรับ IF Bandwidth ได้ 2 ความถี่ คือ 18 และ 27 MHz เพราะบางช่องอาจจะส่งมาคนละแบบ
3. มีวงจร Low Threshold คือ เป็นวงจรตัดคลื่นความถี่ที่มากวนในสถานีที่มีกำลังส่งอ่อน ช่วยทำให้ภาพที่รับได้มีคุณภาพดีขึ้น
4. มีช่องที่เลือกโปรแกรมได้ไม่น้อยกว่า 100 โปรแกรม
5. มีระบบปรับแรงดันไฟแบบอัตโนมัติ SMPS. เพื่อความสะดวกในการนำไปใช้งาน ซึ่งในบางพื้นที่ไฟอาจจะตก
3.5.2 เครื่องรับแบบที่มีเครื่องขับมอเตอร์อยู่ภายใน (Positioner)
รูปที่ 50 รูปแสดงเครื่องรับแบบที่มีเครื่องขับมอเตอร์อยู่ภายใน (Positioner)
หรือที่เรียกว่า “เครื่องรับสัญญาณแบบเคลื่อนที่ได้ (Move)” นอกเหนือจากสามารถรับสัญญาณได้แล้วยังสามารถสั่งงานมอเตอร์ให้ขับหน้าจานไปรับดาวเทียมที่ต้องการได้อีกการเลือกคุณสมบัติของเครื่องแบบนี้ไปใช้งาน
1. การติดตั้งโปรแกรมทำงานไม่ซับซ้อนผู้ใช้สามารถทำการโปรแกรมเพิ่มเติมได้เองเพราะว่าช่องรายการในดาวเทียมมีการเปลี่ยนแปลงที่เร็วมาก
2. มีความเที่ยงตรงในการขับเครื่องมอเตอร์ เพราะถ้าวงจรไม่ดีแล้วจะทำให้มีปัญหารับไม่ได้ ช่างที่ติดตั้งจะต้องไปบริการบ่อย (ส่วนข้ออื่น ๆ ก็จะเหมือนกับข้อ 1 – 5 ของเครื่องรับสัญญาณแบบคงที่ หรือ แบบ Fix)
3.5.3 เครื่องรับแบบงานระบบโรงแรม SMATV
คุณสมบัติเครื่องรับแบบนี้ คือ สามารถรับได้หลายช่องพร้อมกัน แล้วส่งสัญญาณออกไปยังจุดต่าง ๆ คุณสมบัติที่ผู้ใช้ต้องควรใส่ใจก่อนซื้อมาใช้คือ
3.1 มีคุณสมบัติเหมือนข้อ 1.1 – 1.4
3.2 มีการออกแบบการระบายความร้อนได้ดี เพราะต้องเปิดใช้งานตลอด 24 ชั่วโมง
3.3 ออกแบบมาให้ติดตั้งได้สะดวก
รูปที่ 51 เครื่องรับแบบงานระบบโรงแรม
3.5.4 เครื่องรับแบบ Digital Fix
รูปที่ 52 เครื่องรับแบบ Digital Fix
เครื่องรับ Digital เป็นเทคโนโลยีค่อนข้างใหม่สำหรับคนไทย คนส่วนใหญ่ยังไม่ค่อยที่จะคุ้นเคยนัก ข้อระวังนออกเหนือจากที่ต้องพิจารณาแบบเครื่อง Analogue แล้ว (1 – 5) ยังมีส่วนที่ต้องพิจารณาเพิ่มเติม คือ
4.1 เครื่องต้องมีความร้อนต่ำ เครื่อง Digital ส่วนใหญ่ที่ผลิตออกมาตั้งแต่ปี 1996 –2000 ที่วงจรไม่ดีจะมีความร้อนอยู่มาก เมื่อเครื่องมีความร้อนจะทำให้ประสิทธิภาพในการรบลดลง ภาพจะหยุด เครื่องจะเสียเร็ว
4.2 มีวงจรอัพเกรด เพื่อทำการเปลี่ยนแปลงข้อมูลได้ เพราะระบบ Digital เทคโนโลยีไปเร็วมากเครื่องที่ไม่ได้รองรับตรงจุดนี้จะทำให้มีปัญหาถ้าเทคโนโลยีในการส่งเปลี่ยนไป
4.3 ต้องมีโปรแกรมที่ทำงานง่าย และสะดวก
3.5.5. เครื่องรับแบบ DSP 3 IN 1 (Analogue Positioner)
รูปที่ 53 เครื่องรับแบบ DSP 3 IN 1 (Analogue Positioner)
เป็นเครื่องรับที่รวมทั้งหมดไว้ในตัวเดียวกัน คือ Digital , Analogue , Positioner คุณสมบัติและข้อระวังหลัก ๆ ก็เหมือนกับที่กล่าวมาแล้ว แต่ก็ยังมีพิเศษกว่าคือ “DAP” เป็นสิ่งที่มาใหม่

การแพร่กระจายของคลื่นวิทยุ

การแพร่กระจายคลื่นวิทยุประเภทของคลื่นวิทยุ         คลื่นวิทยุที่กระจายออกจากสายอากาศ จะเดินทางไปทุกทิศทาง ในทุกระนาบ การกระจายคลื่นนี้มีลักษณะเป็นการขยายตัวของพลังงานออกเป็นทรงกลม  ถ้าจะพิจารณาในส่วนของพื้นที่แทนหน้าคลื่นจะเห็นได้ว่ามันพุ่งออกไปเรื่อย ๆ จากจุดกำเนิด และสามารถเขียนแนวทิศทางเดินของหน้าคลื่นได้ด้วยเส้นตรงหรือเส้นรังสี    เส้นรังสีที่ลากจากสายอากาศออกไปจะทำมุมกับระนาบแนวนอน มุมนี้เรียกว่า มุมแผ่คลื่น อาจมีค่าเป็นบวก (มุมเงย)หรือมีค่าเป็นลบ ( มุมกดลง ) ก็ได้ มุมของการแผ่คลื่นนี้อาจนำมาใช้เป็นตัวกำหนดประเภทของคลื่นวิทยุได้         โดยทั่วไปคลื่นวิทยุอาจแบ่งออกเป็น  2 ประเภทใหญ่ ๆ  คือ คลื่นดิน (GROUND WAVE )  
กับคลื่นฟ้า (SKY WAVE )  พลังงานคลื่นวิทยุส่วนใหญ่จะเดินทางอยู่ใกล้ ๆ ผิวโลกหรือเรียกว่าคลื่นดิน ซึ่งคลื่นนี้จะเดินไปตามส่วนโค้งของโลก คลื่นอีกส่วนที่ออกจากสายอากาศ ด้วยมุมแผ่คลื่นเป็นค่าบวก จะเดินทางจากพื้นโลกพุ่งไปยังบรรยากาศจนถึงชั้นเพดานฟ้าและจะสะท้อนกลับลงมายังโลกนี้เรียกว่า คลื่นฟ้า
กับคลื่นฟ้า (SKY WAVE )  พลังงานคลื่นวิทยุส่วนใหญ่จะเดินทางอยู่ใกล้ ๆ ผิวโลกหรือเรียกว่าคลื่นดิน ซึ่งคลื่นนี้จะเดินไปตามส่วนโค้งของโลก คลื่นอีกส่วนที่ออกจากสายอากาศ ด้วยมุมแผ่คลื่นเป็นค่าบวก จะเดินทางจากพื้นโลกพุ่งไปยังบรรยากาศจนถึงชั้นเพดานฟ้าและจะสะท้อนกลับลงมายังโลกนี้เรียกว่า คลื่นฟ้ากับคลื่นฟ้า (SKY WAVE )  พลังงานคลื่นวิทยุส่วนใหญ่จะเดินทางอยู่ใกล้ ๆ ผิวโลกหรือเรียกว่าคลื่นดิน ซึ่งคลื่นนี้จะเดินไปตามส่วนโค้งของโลก คลื่นอีกส่วนที่ออกจากสายอากาศ ด้วยมุมแผ่คลื่นเป็นค่าบวก จะเดินทางจากพื้นโลกพุ่งไปยังบรรยากาศจนถึงชั้นเพดานฟ้าและจะสะท้อนกลับลงมายังโลกนี้เรียกว่า คลื่นฟ้า
 
รูปที่ 1 คลื่นฟ้าและคลื่นดิน

         องค์ประกอบของคลื่น แบ่งออกเป็น 4 องค์ประกอบด้วยกัน   คือคลื่นผิวดิน (SURFACE WAVE)คลื่นตรง (DIRECT WAVE) คลื่นสะท้อนดิน (GROUND REFLECTED WAVE) และคลื่นหักเหโทรโปสเฟียร์    (REFLECTED TROPOSPHERIC WAVE)
        1 คลื่นผิวดิน  หมายถึง  คลื่นที่เดินตามไปยังผิวโลกอาจเป็นผิวดิน หรือผิวน้ำก็ได้พิสัยของการกระจายคลื่นชนิดนี้ขึ้นอยู่กับค่าความนำทางไฟฟ้าของผิวที่คลื่นนี้เดินทางผ่านไป เพราะค่าความนำจะเป็นตัวกำหนดการถูกดูดกลืนพลังงานของคลื่นผิวโลก การถูกดูดกลืนของคลื่นผิวนี้จะเพิ่มขึ้นตามความถี่ที่สูงขึ้น
         2 คลื่นตรง หมายถึง คลื่นที่เดินทางออกไปเป็นเส้นตรงจากสายอากาศ ส่งผ่านบรรยากาศตรงไปยังสายอากาศรับโดยมิได้มีการสะท้อนใด ๆ
         3 คลื่นสะท้อนดิน หมายถึง คลื่นที่ออกมาจากสายอากาศ ไปกระทบผิวดินแล้วเกิดการสะท้อนไปเข้าที่สายอากาศรับ
         4 คลื่นหักเหโทรโปสเฟียร์  หมายถึง  คลื่นหักเหในบรรยากาศชั้นต่ำของโลกที่เรียกว่า โทรโปสเฟียร์  การหักเหนี้มิใช่เป็นการหักเหแบบปกติที่เกิดขึ้นจากการเปลี่ยนแปลงความหนาแน่นของชั้นบรรยากาศของโลกกับความสูง แต่เป็นการหักเหที่เกิดการเปลี่ยนแปลงความหนาแน่นของชั้นบรรยากาศอย่างทันทีทันใด และไม่สม่ำเสมอของความหนาแน่นและในความชื้นของบรรยากาศ ได้แก่ ปรากฏการณ์ที่เรียกว่า   อุณหภูมิแปรกลับ

ในหัวข้อนี้จะกล่าวถึงเรื่องของคลื่นผิวดินและคลื่นตรงเป็นหลัก (ในส่วนของคลื่นดิน (Ground Wave) ส่วนคลื่นฟ้า (Sky wave)จะกล่าวถึงในหัวข้อถัดไป (หัวข้อ ชั้นบรรยากาศไอโอโนสเฟียร์)


1. คลื่นผิวดิน  (Surface wave propagation)
         เป็นคลื่นที่แพร่กระจายออกจากสายอากาศโดยผิวพื้นดินเป็นสื่อนำ   คลื่นผิวดินจะมีขึ้นได้ก็ต่อเมื่อสายอากาศของเครื่องส่งจะต้องอยู่ใกล้ชิดกับพื้นดิน ซึ่งจะมีอิทธิพลต่อความถี่ในย่าน   VLF ,  LF และ   MF การแพร่กระจายคลื่นชนิดนี้  สามารถแพร่กระจายได้ระยะทางไกลมาก   ส่วนย่าน VHF ,  UHF  ก็สามารถที่จะแพร่กระจายคลื่นชนิดนี้ได้ เช่นกัน แต่ระยะทางติดต่อไม่ไกลนัก เพราะค่าคุณสมบัติทางไฟฟ้าของพื้นดินจะมีผลต่อความถี่สูง ๆ เป็นอย่างมาก เพราะจะทำให้เกิดความสูญเสียกำลังไปในพื้นดิน  นั่นคือ เมื่อคลื่นแพร่ผ่านผิวดินไป   เส้นแรงของสนามไฟฟ้าของคลื่นจะเหนี่ยวนำให้เกิดประจุไฟฟ้าเกิดขึ้นบนดิน ทำให้เกิดกระแสไหลในดินขึ้น และเนื่องจากพื้นดินมิใช่เป็นตัวนำสมบูรณ์แบบ  ทำให้มีความต้านทานเกิดขึ้นเป็นเหตุให้เกิดการสูญเสียกำลัง (I2R)  ขึ้น
 




                                            คลื่นดินเป็นคลื่นเดินทางตามผิวโค้งของโลกได้จึงสามารถส่งคลื่นไปได้ไกลเมื่อใช้ความถี่ต่ำ ๆ เช่น ในย่าน LF  หรือ MF โดยทั่วๆไปจะครอบคลุมได้ระยะถึง 100ไมล์ (หรือ 160 กิโลเมตร) ตามมาตรฐานการแพร่กระจายคลื่นในช่วงเวลาตลอดวัน 
 










             จะเห็นได้ว่า การลดทอนพลังงานคลื่น เพิ่มขึ้นตามค่าความถี่ คุณสมบัติข้อนี้พอสังเกตได้   เช่นเราไม่สามารถรับฟังคลื่นสั้น ซึ่งมีความถี่สูงมากจากสถานีส่งที่อยู่ไม่ไกลจากเรานักได้ ทั้งที่สามารถรับฟังคลื่นยาว หรือคลื่นกลางสถานีส่งนั้นได้ดี (กรณีที่สถานีนั้นส่งออกอากาศพร้อมกันทั้งคลื่นสั้นและคลื่นยาว) คลื่นดินจัดว่ามีความแน่นอนดีไม่ค่อยมีอาการจางหาย หรือ ดัง ๆ เบา ๆ เกิดขึ้นและไม่ได้รับการกระทบกระเทือนมากเมื่อลมฟ้าอากาศเปลี่ยนแปลง  แต่คลื่นดินมีข้อเสีย คือ ส่งได้ไม่ไกลมากนักเนื่องจากผิวโลกมีความต้านทานสูง
ส่วนเหตุผลที่คลื่นสามารถเดินทางตามผิวโค้งของโลก เป็นผลมาจากตัวแปร ค่า ด้วยกัน คือ
  1 สภาพการนำของพื้นดิน (conductivity)
  2 ค่าคงที่ไดอิเล็กตริกของพื้นดิน (dielectric constant )
สำหรับความสัมพันธ์ระหว่างตัวแปร ค่า มีดังนี้


ลักษณะของพื้นผิว
สภาพการนำ
ค่าคงที่ไดอิเล็กตริก
น้ำทะเล
ดีมาก
80
แอ่งน้ำขนาดใหญ่
ดี
80
ดินแฉะ
ดี
30
พื้นที่แห้งแล้ง
เลว
7
ทะเลทราย
เลว
4