คลื่นไมโครเวฟ
(Microwave)
การค้นพบคลื่นไมโครเวฟ
(Microwave)
นักดาราศาสตร์ได้อะไรจากการศึกษาคลื่นวิทยุจากวัตถุในอวกาศ
มีวัตถุต่าง ๆ มากมายในอวกาศที่แผ่คลื่นวิทยุออก
นักดาราศาสตร์ได้ค้นพบความจริงดังกล่าวเมื่อไม่นานมานี้ ในปี ค.ศ. 1932
โดยความบังเอิญของนักวิศวกรวิทยุ (Radio Engineer), คาร์ล แจงสกี (Carl Jansky) ในขณะที่เขาทดลองสายอากาศวิทยุที่ประดิษฐ์ขึ้น
พบว่ามีสัญญาณรบกวนที่เปลี่ยนแปลงไปพร้อม ๆ กับการขึ้นตกของดาว
ทำให้เขาค้นพบว่าเป็นสัญญาณที่มาจากนอกโลก คือ
สัญญาณวิทยุจากกาแล็กซีทางช้างเผือกของเรานั่นเอง
ในปี ค.ศ.1940 ของสองนักประดิษฐ์ชาวอังกฤษ คือ จอห์น
แรนดอลล์และ เอช เอ บู๊ตได้ประดิษฐ์อุปกรณ์ที่เรียกกันว่า "แม็กนีตรอน"
ใช้ผลิตพลังงานไมโครเวฟ ซึ่งเป็นการแผ่รังสีคลื่นสั้นรูปแบบหนึ่ง
โดยจุดประสงค์ครั้งแรกคือ ใช้ในการปรับปรุงระบบเรดาร์ที่ใช้ในสงครามโลกครั้งที่
2เปอร์ซี่ เลอ บารอน สเปนเซอร์ เป็นนักฟิสิกส์ที่ทำงานให้กับ บริษัท เรทีออน
ผู้ผลิตอุปกรณ์เรดาร์ เขาพบว่า เมื่อเขาใช้เครื่องแม็กนีตรอน
รังสีที่ได้ให้ความร้อนออกมาด้วย เขาจึงหาวิธีที่จะนำเอาความร้อนนี้มาใช้
ในไม่ช้าเขาก็ใช้แม็กนีตรอนละลายช็อกโกเล็ตและทำข้าวโพดคั่วของเขาไมโครเวฟทำให้โมเลกุลของอาหารเกิดการสั่นสะเทือน
ดังนั้นอาหารจึงร้อนขึ้นและขบวนการนี้เกิดขึ้นเร็วมาก คลื่นนี้ไม่ทำให้สิ่งที่ทำจากกระดาษ
กระเบื้องเคลือบ หรือแก้วร้อนขึ้น การใช้ไมโครเวฟในการปรุงอาหารนอกจากจะสะดวก
ใช้เวลาสั้นลงแล้วยังประหยัดพลังงานอีกด้วยใน ค.ศ.1945
เริ่มมีการผลิตเตาไมโครเวฟออกจำหน่ายแต่ยังมีขนาดใหญ่ไม่เหมาะกับการใช้ในครัวทั่วไป
ต้องใช้เวลาอีกนานกว่าจะสามารถพัฒนาให้มีขนาดเล็กและราคาถูกลงจึงเริ่มเป็นที่นิยมใช้ตามบ้านการสื่อสารไมโครเวฟ
วิธีที่นิยมใช้กันมากก็คือการสื่อสารในระดับสายตา
ใช้ในการสื่อสารข้อมูลข่าวสารในปริมาณมากๆ เส้นทางในการสื่อสารนี้จะประมาณ 50-80 กิโลเมตร และไม่มีสิ่งกีดขวาง แต่ถ้าต้องการสื่อสารในระยะไกลกว่านี้
จะต้องมีสถานีทวนสัญญาณเพื่อ ให้รับสัญญาณและทำการขยายแล้วส่งสัญญาณต่อไป
จนถึงปลายทางได้
สถานีทวนสัญญาณไมโครเวฟ ใช้ในการสื่อสารไมโครเวฟในระดับสายตา
เนื่องจากการสื่อสารในรูปแบบนี้มีผลต่อส่วนโค้งของโลก ดังนั้นในการสื่อสารไมโครเวฟนี้จะต้องมีสถานีทวนสัญญาณในระยะทุกๆ
50-80 กม. ซึ่งสถานีทวนสัญญาณจะทำการถ่ายทอด
สัญญาณจากสถานีต้นทางทำการรับสัญญาณมาและทำการขยายสัญญาณ
ให้แรงขึ้นแล้วก็ทำการส่งสัญญาณต่อไปจนถึงปลายทาง
1. สถานีทวนสัญญาณข่าวสารข้อมูล
จะทำการเปลี่ยนแปลงความถี่ที่รับเข้ามาให้เหลือเพียงความถี่ ข่าวสารข้อมูลก่อน
แล้วก็ทำการขยายสัญญาณให้แรงขึ้นอีกที
จากนั้นก็นำไปผสมกับความถี่ไมโครเวฟความถี่ใหม่ แล้วทำการส่งออกไป
ข้อดีของสถานีทวนสัญญาณรูปแบบนี้คือ สามารถดึงสัญญาณข่าวสารข้อมูลมาใช้ได้
และสามารถทำการนำข่าวสารข้อมูลใหม่แทรกเข้าไปได้ด้วย
ข้อเสียของสถานีทวนสัญญาณรูปแบบนี้คือ จะเกิดสัญญาณรบกวนแทรกเข้ามา
และระดับความแรงของสัญญาณข่าวสารข้อมูลไม่คงที่
2.สถานีทวนสัญญาณความถี่ IF สถานีทวนสัญญาณรูปแบบนี้จะทำการเปลี่ยนความถี่ที่รับเข้ามาให้เป็นความถี่ IF
ก่อนแล้วจึงทำการขยายสัญญาณให้แรงขึ้นอีกที
จากนั้นก็ค่อยทำการผสมกับคลื่นไมโครเวฟ ความถี่ใหม่ แล้วจึงทำการส่งออกไป
ข้อดีของสถานีทวนสัญญาณรูปแบบนี้คือ อัตราส่วนของสัญญาณต่อสัญญาณรบกวนดีขึ้น
ระดับความแรงของสัญญาณข้อมูลข่าวสารคงที่ ข้อเสียของสถานีทวนสัญญาณรูปแบบคือ
ไม่สามารถดึงสัญญาณข้อมูลข่าวสารมาใช้ได้และไม่สามารถแทรกสัญญาณข้อมูลใหม่เข้าไปได้
3. สถานีทวนสัญญาณความถี่ RF สถานีทวนสัญญาณรูปแบบนี้
จะทำการเปลี่ยนความถี่ RF เดิมไปเป็นความถี่ RF ใหม่ โดยตรงก่อนแล้วค่อยทำการส่งออกไป ข้อดีของสถานีทวนสัญญาณรูปแบบคือ
มีอัตราส่วนของสัญญาณต่อสัญญาณรบกวนดีมาก สัญญาณข้อมูลข่าวสารมีความคงที่
ข้อเสียของสถานีทวนสัญญาณรูปแบบนี้คือ มีราคาแพงมาก
และยังไม่สามารถดึงสัญญาณข้อมูลข่าวสารมาใช้ได้
และยังไม่สามารถนำสัญญาณข้อมูลใหม่แทรกเข้าไปได้
และยังมีความยุ่งยากในการออกแบบวงจรอีกด้วย
-เดินทางเป็นเส้นตรง
-สามารถหักเหได้
(Refract)
-สามารถสะท้อนได้
(Reflect)
-สามารถแตกกระจายได้
(Diffract)
-สามารถถูกลดทอนเนื่องจากฝน
(Attenuate)
-สามารถถูกลดทอนเนื่องจากชั้นบรรยากาศ
การใช้งานคลื่นไมโครเวฟ (Microwave )นั้นก็จะแบ่งการใช้งานได้ดังนี้
1.ระบบเชื่อมต่อสัญญาณในระดับสายตา ใช้ในงานสื่อสารโทรคมนาคมระหว่างจุดหนึ่งไปอีกจุดหนึ่ง อย่างเช่น
การโทรศัพท์ทางไกล ใช้การส่งผ่านสัญญาณโทรศัพท์จากจุดหนึ่ง
ไปยังสถานีทวนสัญญาณจากจุดหนึ่งและส่งผ่านสัญญาณไปเรื่อยๆ จนถึงปลายทาง
และในการส่งโทรทัศน์ก็จะทำการส่งสัญญาณโทรทัศน์จากห้องส่งไปยังเครื่องส่งไมโครเวฟ
ส่งไปทางสายอากาศ และแพร่กระจากคลื่นของโทรทัศน์ของสถานีนั้นๆ
ระยะห่างของสถานีสัญญาณจะเป็นดังนี้ ถ้าความถี่สูงระยะห่างก็จะน้อยแต่ถ้า ความถี่ของคลื่นไมโครเวฟต่ำระยะห่างของสถานีทวนสัญญาณก็จะมาก
2.ระบบเหนือขอบฟ้า ซึ่งเป็นระบบสื่อสารไมโครเวฟที่ใช้ชั้นบรรยากาศห่อหุ้มโลก
ชั้นโทรโพสเฟียร์ ช่วยในการสะท้อนและหักเหคลื่นความถี่ไมโครเวฟ ให้ไปถึงปลายทาง
ให้ได้ระยะทางมากขึ้น การใช้ในรูปแบบนี้ไม่ค่อยนิยมเท่าไรหรอกจะใช้เฉพาะในกรณีที่จำเป็นเท่านั้น
เช่น ในเขตที่ไม่สามารถตั้งสถานีทวนสัญญาณได้ เป็นประการฉะนี้
เนื่องจากการใช้งานรูปแบบนี้สามารถทำได้ในระยะทางที่ไกลมาก
ดังนั้นในการส่งคลื่นจึงทำให้คลื่นมีการ กระจัดกระจายได้
ดังนั้นจึงจำเป็นต้องใช้เครื่องส่งที่มีกำลังส่งที่สูงและสายอากาศที่รับต้องมีอัตราการขยายสัญญาณที่สูง
เช่นเดียวกัน
3.ระบบดาวเทียม เป็นการใช้สถานีทวนสัญญาณลอยอยู่เหนือพื้นโลกกว่า 30,000 กิโลเมตร
โดยการใช้ดาวเทียมทำหน้าที่เป็นสถานีทวนสัญญาณการใช้ระบบนี้สามารถทำการสื่อสารได้ไกลมากๆ
ได้ ซึ่งเป็นระบบที่นิยมใช้ระบบหนึ่งในปัจจุบัน นิยมใช้มาก
4.ระบบเรดาร์ ระบบนี้จะเป็นการใช้ไมโครเวฟ
ในการตรวจจับวัตถุต่างโดยการส่งคลื่นไมโครเวฟออกไป ในมุมแคบ
แล้วไปกระทบวัตถุที่อยู่ไกลออกไป
และจากนั้นคลื่นก็จะสะท้อนกลับมาแล้วนำสัญญาณที่ได้รับเทียบกับสัญญาณเดิม
แล้วเราค่อยนำไปแปรค่าเป็นข้อมูลต่างๆ อีกที
5.ระบบเตาไมโครเวฟ ระบบนี้เป็นการส่งคลื่นไมโครเวฟ ที่มีกำลังสูงส่งในพื้นที่แคบๆ
ที่ทำด้วยโลหะ คลื่นไมโครเวฟนี้ก็จะสะท้อนโลหะนั้นทำให้มีคลื่นไมโครเวฟ
กระจัดกระจายอยู่พื้นที่นั้นสามารถ นำไปใช้ในการทำอาหารได้
ข้อดีในการใช้วิทยุไมโครเวฟในการสื่อสาร
-คุณสมบัติการกระจายคลื่นไมโครเวฟคงที่
-ทิศทางของสายอากาศเป็นแนวพุ่งตรงไปในทิศทางที่ต้องการ
-อัตราขยายสัญญาณของสายอากาศสูง
-สามารถทำให้อัตราส่วนของสัญญาณต่อสัญญาณรบกวนดีขึ้น
คือมีสัญญาณรบกวนเกิดขึ้นน้อย
-สามารถส่งคลื่นได้ในย่านกว้างเพราะคลื่นมีความถี่สูงมาก
-เครือข่ายมีความน่าเชื่อถือสูงในการใช้งาน
-ปลอดภัยจากการเกิดภัยธรรมชาติ เช่น
น้ำท่วม แผ่นดินไหว
-การรบกวนที่เกิดจากมนุษย์ทำขึ้นมีน้อย
เช่น อุบัติเหตุ การก่อสร้าง ไฟไหม้
-การก่อสร้างทำได้ง่าย และเร็ว
-สิ้นเปลืองค่าใช้จ่ายในการก่อสร้างน้อย
ใช้ค่าใช้จ่ายน้อยแต่คุณภาพสูง
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น