คลื่นไมโคเวฟ ระบบดาวเทียม

คลื่นไมโคเวฟ ระบบดาวเทียม

คลื่นไมโครเวฟ (microwave)

คลื่นไมโครเวฟ (microwave) เป็นคลื่นความถี่วิทยุชนิดหนึ่งที่มีความถี่อยู่ระหว่าง 0.3GHz - 300GHz ส่วนในการใช้งานนั้นส่วนมากนิยมใช้ความถี่ระหว่าง 1GHz - 60GHz เพราะเป็นย่านความถี่ที่สามารถผลิตขึ้นได้ด้วยอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์

ช่วงความถี่คลื่นไมโครเวฟในงานวิทยุ

คลื่นความถี่ไมโครเวฟสามารถแบ่งเป็นช่วงย่อยๆ ตามการกำหนดของ Radio Society of Great Britain (RSGB) ดังตารางต่อไปนี้:

Letter Designation	ช่วงความถี่
L band	1 to 2 GHz
S band	2 to 4 GHz
C band	4 to 8 GHz
X band	8 to 12 GHz
Ku band	12 to 18 GHz
K band	18 to 26.5 GHz
Ka band	26.5 to 40 GHz
Q band	30 to 50 GHz
U band	40 to 60 GHz
V band	50 to 75 GHz
E band	60 to 90 GHz
W band	75 to 110 GHz
F band	90 to 140 GHz
D band	110 to 170 GHz (Hot)

ลักษณะของคลื่นวิทยุไมโครเวฟ

เช่นเดียวกับลักษณะทั่วไปของคลื่น คลื่นวิทยุไมโครเวฟจะมีลักษณะดังต่อไปนี้

-เดินทางเป็นเส้นตรง

-สามารถหักเหได้ (Refract)

-สามารถสะท้อนได้ (Reflect)

-สามารถแตกกระจายได้ (Diffract)

-สามารถถูกลดทอนเนื่องจากฝน (Attenuate)

-สามารถถูกลดทอนเนื่องจากชั้นบรรยากาศ

ประโยชน์ของคลื่นไมโครเวฟ

1. ใช้ในอุปกรณ์หรือระบบการสื่อสารผ่านดาวเทียม

2. ใช้ในระบบตรวจจับวัตถุทางอากาศ การนำร่องทางการบิน การเดินเรือ และยุทโธปกณ์เคลื่อนที่เรดาร์

3. ใช้ในทางการแพทย์ สำหรับการฆ่าเชื้อ หรือการรักษาโดยการใช้ความร้อน

4. ใช้เป็นแหล่งกระตุ้นให้เกิดความร้อนภายในอาหารหรือใช้ประกอบอาหารให้สุก

1. การสะท้อนกลับ (Reflection)
คลื่นไมโครเวฟเมื่อวิ่งกระทบกับวัสดุที่เป็นโลหะ คลื่นจะไม่สามารถวิ่งทะลุผ่านโลหะได้

2. การส่งผ่าน (Tranmission)
คลื่นไมโครเวฟเมื่อวิ่งกระทบกับวัสดุที่ไม่ใช่โลหะ ได้แก่ แก้ว พลาสติก เป็นต้น คลื่นจะสามารถทะลุผ่านได้

3. การดูดซับ (Adsorption)
คลื่นไมโครเวฟเมื่อวิ่งกระทบกับวัสดุที่มีน้ำหรือความชื้นภายใน คลื่นจะเกิดบางส่วนจะถูกดูดซับเอาไว้

คลื่นไมโครเวฟกับผลกระทบต่อร่างกายมนุษย์

หากร่างกายได้รับคลื่นไมโครเวฟที่มีระดับความเข้มมากๆ เช่น ได้ความความเข้มข้นที่ 100 มิลลิวัตต์/ตารางเซนติเมตร ในระยะเวลานานๆ จะทำให้เกิดการเสียดสีกันระหว่างโมเลกุลของน้ำ โปรตีน หรือไขมัน ขึ้นภายในเซลล์ร่างกาย จนเซลล์ร่างกายเกิดความร้อน และถูกดูดกลืนสะสมเอาไว้ภายในเซลล์หรืออวัยวะ และหากร่างกายไม่สามารถระบายหรือถ่ายเทความร้อนให้อยู่ในสภาวะปกติได้ จะทำให้เซลล์หรืออวัยวะนั้นเกิดความเสียหาย และหากเกิดในระดับรุนแรงอาจทำให้เซลล์ตายได้ ความเสียหายของเซลล์หรือผลข้างเคียงที่มักเกิดขึ้น ได้แก่

1. ผลต่อเลนส์ตา ทำให้เลนส์ตาระบายความร้อนได้น้อย อาจเป็นต้อกระจก

2. ผลต่อเชื้ออสุจิ อาจทำให้เชื้ออสุจิตาย เชื้ออสุจิผิดปกติ และกลายเป็นหมันชั่วคราว

3. ผลต่อศีรษะ ทำให้มีอาการปวดศีรษะ มึนงง หรือเมื่อยล้า

4. ผลต่อหัวใจ ทำให้หัวใจเต้นเร็วหรือเต้นผิดจังหวะ

5. ผลต่อกระดูก ทำให้กระดูกผิดรูปร่าง โดยเฉพาะกระดูกที่กำลังเจริญพัฒนา

ดาวเทียม satellite system

การสื่อสารผ่านดาวเทียม

                       ในปัจจุบันการสื่อสารผ่านดาวเทียมเป็นที่สนใจกันอย่างแพร่หลายเพราะมีจุดได้เปรียบหลายอย่าง ตัวดาวเทียมก็เปรียบเสมือนตัวถ่ายทอดสัญญาณไมโครเวฟขนาดใหญ่ที่ลอยอยู่กลางท้องฟ้า ภายในมีหน่วยเรียกกว่า  ทรานสปอนด์เดอร์ ( transponder)ทำหน้าที่รับสัญญาณจากพื้นโลก ขยายให้แรงขึ้นแล้วส่งลงมาพื้นดินโดยเปลี่ยนความถี่ตอนลงด้วยเพื่อป้องกันการรบกวนกับตอนส่งไปจากพื้นโลก บริเวณที่ต้องการส่งลงมาอาจจะเป็นบริเวณแถบกว้างก็ได้

การสื่อสารผ่านดาวเทียมในประเทศไทย

                   ปัจจุบันประเทศไทยมีดาวเทียมไทยคมสามดวงลอยอยู่เหนือประเทศทางด้านมหาสมุทรอินเดียและอ่าวไทย ดาวเทียมไทยคมนี้ใช้ประโยชน์ทางด้านการสื่อสารของประเทศได้มาก เพราะเป็นการให้บริการสื่อสารของประเทศในรูปแบบต่างๆ ตั้งแต่การรับส่งสัญญาณโทรทัศน์ สัญญาณจากวิทยุ สัญญาณข้อมูลข่าวสารต่างๆ

ดาวเทียมไทยคม

ระบบสื่อสารเคลื่อนที่ ( mobile phone system) หรือที่เรียกว่าระบบเซลลูลาร์โฟน ( cellular phone system) ที่ใช้กับโทรศัพท์ ทำให้มีโทรศัพท์ติดรถยนต์โทรศัพท์เคลื่อนที่ ปัจจุบันการสื่อสารระบบนี้เป็นที่แพร่หลายและนิยมใช้กันมาก การทำงานของระบบสื่อสารแบบนี้คือ มีการกำหนดพื้นที่เป็นเซลเหมือนรวงผึ้ง แต่ละเซลจะครอบคลุมพื้นที่บริเวณหนึ่ง มีระบบสื่อสารเชื่อมโยงระหว่างเซลเข้าด้วยกัน ครอบคลุมพื้นที่บริการไว้ทั้งหมด ดาวเทียมไทยคมเป็นดาวเทียมดวงแรกของประเทศไทย 

โทรศัพท์เคลื่อนที่

ระบบสื่อสารไร้สาย (wireless communication) เป็นเทคโนโลยีที่พัฒนาขึ้นเพื่อสร้างความสะดวกในการเชื่อมต่ออุปกรณ์ต่างๆ เข้าสู่เครือข่ายระบบที่รู้จักและใช้งานกันแพร่หลายคือ ระบบแลนไร้สาย (wireless LAN) เป็นระบบเชื่อมโยงคอมพิวเตอร์ต่างๆ เข้าสู่เครือข่ายด้วยสัญญาณวิทยุสามารถเชื่อมโยงคอมพิวเตอร์เข้าสู่ระบบด้วยความสูงถึง 11 เมกะบิตต่อวินาที ระบบเครือข่ายไร้สายที่รู้จักและนำมาประยุกต์ใช้กันมากอีกระบบหนึ่งคือ ระบบบลูทูธ (bluetooth) เป็นการเชื่อมโยงอุปกรณ์ต่างๆ เข้าสู่เครือข่ายในระยะใกล้ เพื่อลดการใช้สายสัญญาณ และสร้างความสะดวกในการใช้งาน

ดาวเทียมที่ทำงานร่วมกันในด้านการสื่อสาร

ดาวเทียมชนิดแรกคือ Geostationary ซึ่งโคจรรอบโลกที่ความสูง จากพื้นโลก 35,784 กิโลเมตร   โดยที่ความสูงขนาดนั้นจะมีรอบของการโคจรอยู่ที่ 24 ชั่วโมง ดังนั้นดาวเทียมจึงอยู่กับที่เมื่อเทียบกับตำแหน่งบนพื้นโลก ณ จุด ๆ หนึ่ง จานดาวเทียมนั้นจะคงที่เสมอ

ดาวเทียมชนิดที่สองคือดาวเทียม Middle Earth Orbit (MEO) ซึ่งโคจรอยู่ที่ความสูงระหว่าง 5,000 ถึง 15,000 กิโลเมตร เหนือพื้นโลก ดาวเทียม ที่อยู่ในช่วงความสูงระยะนี้เป็นดาวเทียมสำหรับการระบุตำแหน่งบนพื้นโลก( Global Positioning System หรือ GPS) อย่างที่คุณจะได้เห็นในการทำงานของ GPS

ดาวเทียมชนิดที่สาม คือดาวเทียม Low Earth Orbit (LEO) คือดาวเทียมที่โคจรอยู่ที่ความสูงตั้งแต่ 100 ถึง 1,000 กิโลเมตร บริษัท Iridium ได้ทำการปล่อยดาวเทียมชนิด LEO ถึง 12 ดวงเพื่อใช้สำหรับบริการให้คนที่ใช้โทรศัพท์สามารถที่จะติดต่อกันได้ทุกๆที่บนโลก โดยการยิงสัญญาณและรับสัญญาณกับดาวเทียม

ระบบการส่งสัญญาณดาวเทียม

ระบบการส่งสัญญาณผ่านดาวเทียมนั้น มี 2 แบบ

แบบ C - Band จะส่งคลื่นความถี่กลับมายังโลกอยู่ในช่วงความถี่ 3.4 - 4.2 GHz ซึ่งจะมีฟุตปริ้นท์ ที่มีขนาดกว้าง ครอบคลุมพื้นที่ การให้บริการได้หลายประเทศ เช่น ของดาวเทียมไทยคม 2/5 พื้นที่ให้บริการ คือทวีปเอเซีย และยุโรปบางส่วนข้อดี : การใช้ดาวเทียมระบบนี้เหมาะที่จะใช้ในประเทศใหญ่ๆ เพราะครอบคลุมพื้นที่การให้บริการได้หลายประเทศ ซึ่งใช้ดาวเทียมหนึ่งดวง ก็ถ่ายทอดสัญญาณได้ทั่วประเทศและยังถึงประเทศเพื่อนบ้านใกล้เคียงด้วย เช่น จีน , อินโดนีเซีย , เวียดนาม เป็นต้น

ข้อดี : การใช้ดาวเทียมระบบนี้เหมาะที่จะใช้ในประเทศใหญ่ๆ เพราะครอบคลุมพื้นที่การให้บริการได้หลายประเทศ ซึ่งใช้ดาวเทียมหนึ่งดวง ก็ถ่ายทอดสัญญาณได้ทั่วประเทศและยังถึงประเทศเพื่อนบ้านใกล้เคียงด้วย เช่น จีน , อินโดนีเซีย , เวียดนาม เป็นต้น

ข้อเสีย : เนื่องจากส่งครอบคลุมพื้นที่กว้างๆ ความเข็มของสัญญาณจะต่ำ จึงต้องใช้จาน 4 - 10 ฟุต ขนาดใหญ่รับสัญญาณภาพจึงจะคมชัด

แบบ KU - Band จะส่งคลื่นความถี่ 10 - 12 GHz สูงกว่าความถี่ C-Band สัญญาณที่ส่งจะครอบคลุมพื้นที่ได้น้อย จึงเหมาะสำหรับการส่งสัญญาณเฉพาะภายในประเทศ

ข้อดี : ความเข้มของสัญญาณสูงมาก ใช้จานขนาเล็กๆ 60 - 120 เซนติเมตร ก็สามารถรับสัญยาณได้แล้ว เหมาะสำหรับส่งสัญญาณเฉพาะภายในประเทศ เช่น สัญญาณ CABLE TV (UBC)

ข้อเสีย : ฟุตปริ้นท์ระบบ KU-Band จะแคบ ส่งเฉพาะจุดที่ต้องการ ครอบคลุมพื้นที่ได้น้อยทำให้เสียค่าใช้จ่ายสูง ปัญหาในการรับสัญญาณภาพ เวลาเกิดฝนตกภาพจะไม่มี สาเหตุเนื่องมาจากความถี่ของ KU-Band จะสูงมากเมื่อผ่านเมฆฝน

องค์ประกอบระบบสื่อสารดาวเทียม (Satellite System)

ในระบบการสื่อสารดาวเทียมจะมีองค์ประกอบหลัก ๓ ส่วน คือ

•          ดาวเทียมอยู่ในอวกาศ

•          ระบบควบคุมและสั่งการ

•          สถานีดาวเทียมภาคพื้นดิน

โดยมีการทำงานง่ายๆ ดังนี้ สถานีภาคพื้นดินจะส่งสัญญาณขาขึ้น (Uplink) กำลังส่งสูงผ่านจานสายอากาศไปยังจานสายอากาศไปยังจานสายอากาศและเครื่องบนดาวเทียม ทำการขยายสัญญาณ , แปลงความถี่ แล้วขยายให้กำลังสูงส่งผ่านจานสายอากาศเป็นสัญญาณขาลง (Downlink) มายังจานสายอากาศรับสถานีภาคพื้นดิน สถานีรับจะทำการขยายสัญญาณแล้วดำเนินกรรมวิธีนำข้อมูลต่างๆ ไปใช้งาน