คลื่นวิทยุ

จากวิกิพีเดีย สารานุกรมเสรี

คลื่นวิทยุ (อังกฤษ: Radio waves) เป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าชนิดหนึ่งที่เกิดขึ้นในช่วงความถี่วิทยุบนเส้นสเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้าซึงสามารถใช้ต้มน้ำร้อนได้แล้วช่วยลดโลกร้อนได้เป็นการบวกที่ดี

เจมส์ เคลิร์ก แมกซ์เวลล์ เป็นผู้ค้นพบระหว่างการตรวจสอบทางคณิตศาสตร์ เมื่อ ปี ค.ศ. 1865 จากการสังเกตคุณสมบัติของแสงบางประการที่คล้ายคลึงกับคลื่น และคล้ายคลึงกับผลการเฝ้าสังเกตกระแสไฟฟ้าและแม่เหล็ก เขาจึงนำเสนอสมการที่อธิบายคลื่นแสงและคลื่นวิทยุในรูปแบบของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่เดินทางในอวกาศ ปี ค.ศ. 1887 เฮนริค เฮิร์ตซ ได้สาธิตสมการของแมกซ์เวลล์ว่าเป็นความจริงโดยจำลองการสร้างคลื่นวิทยุขึ้นในห้องทดลองของเขา หลังจากนั้นก็มีสิ่งประดิษฐ์ต่างๆ เกิดขึ้นมากมาย และทำให้เราสามารถนำคลื่นวิทยุมาใช้ในการส่งข้อมูลผ่านห้วงอวกาศได้

นิโคลา เทสลา และกูลเยลโม มาร์โกนี ได้รับการยกย่องว่าเป็นผู้ประดิษฐ์ระบบที่นำคลื่นวิทยุมาใช้ในการสื่อสาร[1][2]

คุณสมบัติของคลื่นวิทยุ [3][แก้]

การสะท้อน

การสะท้อนกลับของคลื่นวิทยุ คือ การเปลี่ยนทิศทางการเคลื่อนที่ของคลื่นในทันที เมื่อคลื่นนั้นไปกระทบกับตัวกลางขนาดใหญ่

การหักเห

การหักเหของคลื่นวิทยุจะเกิดขึ้น เมื่อคลื่นวิทยุเดินทางจากตัวกลางหนึ่งไปยังอีกตัวกลางหนึ่งที่มีคุณสมบัติของไฟฟ้าไม่เหมือนกัน เช่นเดียวกับเวลาเราส่องไฟฉายลงให้ผิวน้ำจะมีทั้งแสงที่ทะลุลงไปใต้น้ำกับแสงที่สะท้อนกลับมา

การหักเหของคลื่นวิทยุ ซึ่งความเร็วของคลื่นวิทยุจะมีการเดินทางผ่านตัวกลางที่แตกต่างกันด้วยความเร็วที่ไม่เท่ากัน รูปแบบการหักเหของคลื่นวิทยุที่เดินทางไปยังน้ำ จะมีการเดินทางช้าลง แต่ส่วนที่ยังคงอยู่ในอากาศจะเดินทางได้เร็วกว่า

การเลี้ยวเบน

การเบี่ยงเบนของคลื่นวิทยุเกิดจาก เมื่อคลื่นวิทยุเดินทางผ่านมุมของตัวกลางที่คลื่นไม่สามารถผ่านได้ เช่น หากต้องการส่งสัญญาณผ่านยอดเขา และมีคุณสมบัติเดินทางเป็นเส้นตรง ส่วนที่อยู่หลังเขา น่าจะรับสัญญาณไม่ได้ แต่จะมีบางส่วนที่อยู่หลังเขา และซึ่งเป็นพื้นดินที่อยู่ห่างออกไป จะรับสัญญาณได้แต่ไม่แรงมากนัก ในความถี่ต่ำๆ จะมีการเบี่ยงเบนได้มากกว่าในความถี่สูงๆ และคลื่นวิทยุจะมีการเบี่ยงเบนได้มากกว่าแสง แต่น้อยกว่าคลื่นเสียง

ระบบการผสมคลื่นวิทยุเข้ากับคลื่นเสียง[แก้]

ระบบการผสมคลื่นวิทยุเข้ากับคลื่นเสียง[4]สามารถทำได้ 2 วิธี

เอเอ็ม[แก้]

ระบบเอเอ็ม (AM) หรือเรียกว่า การผสมทางความสูงของคลื่นเสียง (Amplitude Modulation) เป็นการผสมโดยนำคลื่นเสียงไปรวมกับคลื่นพาหะหรือคลื่นวิทยุ ทำให้ความสูงของคลื่นวิทยุเปลี่ยนแปลงไปตามคลื่นเสียง ทำให้วิทยุ AM จะให้คุณภาพของเสียงไม่ดีมากนัก เกิดการรบกวนได้ง่าย โดยเฉพาะการถูกรบกวนจากธรรมชาติ เช่น หากสภาพอากาศแปรปรวน มีฝนตก ฟ้าผ่า จำทำให้เสียงขาดๆหายๆ เป็นช่วงๆ การส่งวิทยุ AM สามารถแบ่งความถี่ในการใช้งานออกเป็นช่วงคลื่น (Band) ได้ดังนี้

  • 1.1 Long Wave (LW) อยู่ในช่วงความถี่ตั้งแต่ 30-300 kHz
  • 1.2 Medium Wave (MW) อยู่ในช่วงความถี่ตั้งแต่ 535-1605 kHz ส่วนใหญ่จะใช้ในประเทศไทยเป็นจำนวนกว่า 200 สถานี โดยทั่วไปสามารถส่งได้ไกลประมาณ 200 กิโลเมตร
  • 1.3 Shot Wave (SW) อยู่ในช่วงความถี่ตั้งแต่ 3-30MHz สามารถส่งไปได้ไกลนับพันกิโลเมตร แต่มีคุณภาพเสียงไม่ดี

เอฟเอ็ม[แก้]

ระบบเอฟเอ็ม (FM) หรือเรียกว่า การผสมคลื่นทางความถี่ (Frequency Modulation) ส่งด้วยความถี่ระหว่าง 88-108 MHz เป็นการผสมระหว่างคลื่นวิทยุและคลื่นเสียงแล้ว จะมีความถี่เปลี่ยนแปลงไปตามคลื่นเสียงไม่สม่ำเสมอ แต่มีความสูงของคลื่นวิทยุยังคงเดิม ทำให้เสียงมีคุณภาพดี ไม่มีสัญญาณรบกวนถึงแม้จะอยู่ในสภาพอากาศที่แปรปรวน แต่สามารถส่งได้ในระยะทางไม่ไกลมาก ประมาณ 150 กิโลเมตร ในประเทศไทยมีสถานีวิทยุที่ใช้ระบบนี้กว่า 100 สถานี ทั่วประเทศ นิยมใช้การส่งแบบ สเตอริโอหรือที่เรียกว่า ระบบ FM Sterio Multiplex เครื่องรับวิทยุจะสามารถแยกสัญญาณออกเป็น 2 ข้างคือ สัญญาณที่ใช้สำหรับลำโพงด้านซ้าย (F) และสัญญาณที่ใช้สำหรับลำโพงด้านขวา (L)

แถบคลื่นวิทยุบนสเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้า[แก้]

คลื่นวิทยุแบ่งออกเป็นหลายแถบความถี่ (ซึ่งสอดคล้องกับความยาวคลื่นสึนามิ) ดังแสดงในตารางแจกแจงความถี่ของวิทยุข้างล่างนี้

ชื่อแถบ ตัวย่อ ITU band ความถี่และ
ความยาวคลื่นในอากาศ
ตัวอย่างการใช้งาน
< 3 Hz
> 100,000 km
Extremely low frequency ELF 1 3-30 Hz
100,000 km - 10,000 km
การสื่อสารกับเรือดำน้ำ
Super low frequency SLF 2 30-300 Hz
10,000 km - 1000 km
การสื่อสารกับเรือดำน้ำ
Ultra low frequency ULF 3 300-3000 Hz
1000 km - 100 km
การสื่อสารภายในเหมือง
Very low frequency VLF 4 3-30 kHz
100 km - 10 km
การสื่อสารกับเรือดำน้ำ, avalanche beacons, การตรวจจับคลื่นหัวใจแบบไร้สาย, ฟิสิกส์ธรณีวิทยา
Low frequency LF 5 30-300 kHz
10 km - 1 km
การเดินเรือ, สัญญาณเวลา, การกระจายสัญญาณแบบคลื่นยาว (AM), RFID
Medium frequency MF 6 300-3000 kHz
1 km - 100 m
การกระจายสัญญาณ AM แบบคลื่นปานกลาง
High frequency HF 7 3-30 MHz
100 m - 10 m
วิทยุคลื่นสั้น, วิทยุสมัครเล่น และการสื่อสารของอากาศยานเหนือเส้นขอบฟ้า, RFID
Very high frequency VHF 8 30-300 MHz
10 m - 1 m
วิทยุ FM, การกระจายสัญญาณโทรทัศน์, การสื่อสารระหว่างภาคพื้นกับอากาศยาน หรืออากาศยานกับอากาศยานที่มองเห็นในสายตา, การสื่อสารโทรศัพท์เคลื่อนที่บนภาคพื้น
Ultra high frequency UHF 9 300-3000 MHz
1 m - 100 mm
การกระจายสัญญาณโทรทัศน์, เครื่องอบไมโครเวฟ, โทรศัพท์เคลื่อนที่, wireless LAN, บลูทูธ, GPS, คลื่น3G และการสื่อสารวิทยุสองทางอื่นๆ เช่น Land Mobile, วิทยุ FRS และวิทยุ GMRS
Super high frequency SHF 10 3-30 GHz
100 mm - 10 mm
อุปกรณ์ไมโครเวฟ, wireless LAN, เรดาร์สมัยใหม่
Extremely high frequency EHF 11 30-300 GHz
10 mm - 1 mm
ดาราศาสตร์วิทยุ, high-speed microwave radio relay
Above 300 GHz
< 1 mm

อ้างอิง[แก้]

ดูเพิ่ม[แก้]