การแพร่กระจายคลื่นวิทยุประเภทของคลื่นวิทยุ
คลื่นวิทยุที่กระจายออกจากสายอากาศ จะเดินทางไปทุกทิศทาง ในทุกระนาบ การกระจายคลื่นนี้มีลักษณะเป็นการขยายตัวของพลังงานออกเป็นทรงกลม ถ้าจะพิจารณาในส่วนของพื้นที่แทนหน้าคลื่นจะเห็นได้ว่ามันพุ่งออกไปเรื่อย
ๆ จากจุดกำเนิด
และสามารถเขียนแนวทิศทางเดินของหน้าคลื่นได้ด้วยเส้นตรงหรือเส้นรังสี เส้นรังสีที่ลากจากสายอากาศออกไปจะทำมุมกับระนาบแนวนอน มุมนี้เรียกว่า
มุมแผ่คลื่น อาจมีค่าเป็นบวก (มุมเงย)หรือมีค่าเป็นลบ (
มุมกดลง ) ก็ได้
มุมของการแผ่คลื่นนี้อาจนำมาใช้เป็นตัวกำหนดประเภทของคลื่นวิทยุได้
กับคลื่นฟ้า (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 2 ค่า ด้วยกัน คือ
1 สภาพการนำของพื้นดิน (conductivity)
2 ค่าคงที่ไดอิเล็กตริกของพื้นดิน (dielectric constant )
สำหรับความสัมพันธ์ระหว่างตัวแปร 2 ค่า มีดังนี้
ลักษณะของพื้นผิว
|
สภาพการนำ
|
ค่าคงที่ไดอิเล็กตริก
|
น้ำทะเล
|
ดีมาก
|
80
|
แอ่งน้ำขนาดใหญ่
|
ดี
|
80
|
ดินแฉะ
|
ดี
|
30
|
พื้นที่แห้งแล้ง
|
เลว
|
7
|
ทะเลทราย
|
เลว
|
4
|
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น