บทที่ 1 ความรูพื้นฐานในการรับสงคลื่นวิทยุโทรทัศน

มนุษยมีความตองการอยากที่จะมีหูทิพย คือ อยากไดยินเสียงของคนในอีกซีกโลกหนึ่ง

แตในความเปนจริงแลวเราไดยินคนที่ตะโกนไดไกลสุดคงไมเกิน 5 กิโลเมตร ซึ่งความตองการที่จะมีหูทิพยนี่เองทําใหมนุษย พยามยามคิดคนที่จะทําใหได และตอมาก็ไดมีการคนพบคลื่นแมเหล็กไฟฟา หรือคลื่นวิทยุ หรือ RADIO FREQUENCY ยอดวย RF

การคนพบนี้ คือ การเอาแรงดันไฟฟา DC ไปปอนผานขดลวดที่นําไปขด เมื่อมีกระแสไหลผานจึงทําใหขดลวดเกิดสนามแมเหล็กขึ้น

และหากเรานําไฟฟากระแสสลับ AC ไปปอนผานขดลวด จะเกิดปรากฏการณสนามแมเหล็กที่สลับขึ้นที่ปลายขั้วทั้งสองดาน

เมื่อเราทําการทดลอง โดยเพิ่มไฟฟากระแสสลับใหมีความถี่ที่สูงขึ้นไปเรื่อยๆ จนถึง 20,000 ครั้งตอวินาที ขดลวดเกิดการยุบ และพองตัวไมทันกับการสลับที่สูงขนาดนั้น

จึงทําใหคลื่นแมเหล็กเกิดการเคลื่อนที่ออกไปรอบทิศทาง การเคลื่อนที่นี้มีความเร็วเทากับแสง คือ 300,000 กม. ตอวินาที

13

มนุษยจึงอาศัยคลื่นนี้เปนคลื่นพาห(CARRIER) ที่จะพาคลื่นเสียงของเราไปไดไกลๆ โดยที่ปลายทางก็ตองมีตัวรับที่ถอดเอาคลื่นพาหออกใหเหลือเฉพาะคลื่นเสียงของเรา

เราทราบกันแลววา หูของมนุษยเราจะไดยินความถี่สูงสุดไดไมเกิน 20,000 Hz และเสียงที่

เราพูดออกไปความถี่สูงสุดก็ไมเกินนี้ หากเราตองการสงเสียงของเราใหไปไดไกลๆ เราก็ตองตะโกน หรือพูดผานเครื่องขยายเสียง โดยสัญญาณเสียงที่ออกไปตองใชอากาศเปนตัวกลางในการเดินทาง ซึ่งก็มีขอจํากัดเรื่องระยะทาง

เมื่อเราคนพบคลื่นวิทยุ(ซึ่งตอไปผมขออนุญาตเรียกยอๆวา RF) ซึ่งมีความเร็วในการ

เดินทางเทากับแสง เราจึงใชคลื่น RF นี้มาเปนคลื่นพาหโดยฝากสัญญาณเสียงเราไปพรอมกัน จึงทําใหเราสงสัญญาณเสียงของเราไปไดไกล และเร็วมาก ซึ่งการสงลักษณะนี้หูมนุษยไมสามารถรับสัญญาณไดโดยตรง เมื่อถึงที่หมายปลายทาง จะตองมีการแยกสัญญาณเสียงที่ฝากสงไปกับคลื่น RF ออก เราจึงสามารถรับเสียงนั้นได

เพ่ือใหทานผูอานเกิดความเขาใจเพิ่มขึ้น จึงขออธิบายแนวคิดการรับการสงสัญญาณโดยมีรูปภาพประกอบ

จากรูปจะเห็นวา เมื่อเราเอาไมโครโฟนมาจอที่ปากเรา และเราพูดออกไปทําใหอากาศบริเวณรอบปากเราเกิดการกระเพื่อม(คลายกับเราโยนกอนหินลงน้ํา) ที่ปลายปากไมคจะมีกรวยกระดาษบางๆ อยู กระดาษในสวนนี้เกิดการสั่นตามจังหวะคลื่นเสียงที่ไปกระทบกระดาษ ที่ดานใตของกระดาษ มีขดลวดเล็กๆ วางอยูบนแมเหล็กถาวรซึ่งมีขั้ว N และขั้ว S อยู เมื่อกระดาษเกิดการเคลื่อนที่ตามแรงสั่นทําใหขดลวดเกิดกระแสไฟฟาสลับขึ้น ลง

14

ไฟฟาสลับนี้ผานออกมาทางสาย ไปตามลูกศร เขาไปสูวงจรภาคขยายสัญญาณ PRE AMPLIFIER เพื่อทําใหไฟฟาสลับนี้มีสัญญาณที่แรงขึ้น กอนสงไปใหกับภาควงจร ผสมสัญญาณ MIXER

หนาที่การทํางานของภาคนี้ คือการนําเอาสัญญาณเสียงที่สงมาจากภาค PRE AMP และ

สัญญาณ ความถี่ที่ผลิตขึ้นมาในภาคผลิต OSCILLATOR หรือมีคํายอวา OSC ซึ่งทําหนาที่ผลิต

ความถี่สูงกวา 20,000 Hz เพื่อนําไปผสมกับสัญญาณเสียงที่สงมาเปนความถี่ใหมขึ้น จากนั้นก็สงสัญญาณที่ผสมแลวนี้ไปเขาวงจร POWER AMP เพื่อขยายสัญญาณใหแรงขึ้น

กอนสงออกไปที่เสาสง เพื่อเปลี่ยนจากสัญญาณไฟฟาใหเปนคลื่นแมเหล็กไฟฟา กระจายออกไปในอากาศ

ทีนี้เรามาดูทางภาครับบาง เมื่อสัญญาณคลื่นแมเหล็กที่สงมากระทบถูกแผงรับสัญญาณ(ถาเรียกตามศัพทที่ถูกตอง เรา

ตองเรียกวา “สายอากาศ” ฟงดูแลวมันขัดๆ กับความรูสึกชอบกล ซึ่งตอไปนี้ผมขออนุญาตเรียกวา “แผงอากาศ” ครับ)

15

สัญญาณคลื่นแมเหล็กก็จะเปลี่ยนสภาพไปเปนคลื่นไฟฟาแทน แตสัญญาณที่ไดเบามากเปนไมโครโวลท จึงตองสงเขาไปขยายในวงจร RF AMP เพื่อทําใหสัญญาณแรงขึ้นกอน ที่จะสงไปใหกับวงจรผสมสัญญาณ เพื่อเปลี่ยนความถี่คลื่นพาหออกกอน โดยที่วงจร OSC ดานลางจะ

ผลิตความถี่เดียวกับกับความถี่ที่ตนทางผลิต เชนตนทางผลิตมาที่ 530 KHz ที่นี้ก็ตองผลิตขึ้นมาใหเทากันเพื่อสงไปหักลางความถี่ที่สงมา เมื่อทําการหักลางสัญญาณที่สงมาก็จะเกิดเปนความถี่ใหมขึ้นเราเรียกวา ความถี่กลาง INTERMEDIATE FREQUENCY หรือเรียกยอวา IF

ตอจากนั้นก็จะสงเขาไปที่วงจรแยกสัญญาณเสียงที่ฝากสงมา หรือเรียกวา DETECTOR โดยทําการแยกสัญญาณเสียงใหออกจากคลื่นพาห ใหเปนสัญญาณเสียง จากนั้นก็สงไปขยายสัญญาณกอนที่จะสงไปออกลําโพง ซึ่งหลักการทํางานของลําโพงก็จะทํางานกลับกันกับไมโครโฟน

เมื่อมีกระแสไฟฟาสลับ ว่ิงผานขดลวดดานลางทําใหขดลวดเกิดเปนสนามแมเหล็ก N

และ S ไปผลักดันกับแมเหล็กถาวรดานลาง ทําใหแผนกระดาษที่ติดกับขดลวดเกิดการสั่น

กระเพื่อม ไปตามจังหวะของกระแสไฟที่ปอนเขามา เปนผลทําใหอากาศโดยรอบของลําโพงเกิดการสั่นทําใหเกิดคลื่นเสียงเหมือนตอนที่เราพูดกับไมโครโฟน

เมื่อมนุษยคิดคนการสงสัญญาณเสียงไดไมนาน ก็ไดพัฒนาสงสัญญาณภาพไปดวย แนวคิดการสงสัญญาณภาพ เปนดังนี้

16

กอนอื่นจะตองเปลี่ยน ภาพแสงสีตางๆ ใหกลายเปนสัญญาณไฟฟากอน ซึ่งมีความถี่อยูระหวาง 0 Hz - 5 MHz

เมื่อไดสัญญาณไฟฟาแลว ก็สงเขาไปขยายสัญญาณใหแรงขึ้น กอนสงไปผสมกับสัญญาณเสียง

เนื่องจากสัญญาณเสียงมีความถี่อยูในยานเดียวกับสัญญาณภาพ คือ 20 Hz – 20 KHz หากเอาสัญญาณเสียงกับภาพผสมกันไปเลยก็จะทําใหเวลาไปถึงปลายทางแลวไมสามารถแยกสัญญาณเสียงกับภาพได ดังนั้นจึงตองมีการชิพความถี่เสียงใหมใหสูงขึ้น โดยการผลิตความถี่ 5.5

MHz ไปผสมกับความถี่เสียงกอนโดยผสมเปนแบบ FREQUENCY MODULATION หรือยอวา FM ตามรูป

17

ภาพประกอบการอธิบาย ไมโครโฟน สงสัญญาณเสียงที่มีความถี่ 20Hz-20KHz สง

สัญญาณไปเขาผสมกับความถี่ที่ผลิตขึ้นมาโดยการผสมในระบบ FM แลวสงตอไปเขาวงจรผสมสัญญาณเสียงกับภาพ MIXER ซึ่งการผสมนี้จะเปนแบบ AMPLITUDE MODULATION

หรือเรียกยอวา AM แลวสงตอไปขยายเพื่อทําการสงออกอากาศตอไป

เพื่อทําใหทานผูอานเขาใจแนวทางการสงสัญญาณนี้ผมจึงขอยกตัวอยางแบบนี้ สมมุติ วา เรามีถุงใสน้ําอยูหน่ึงใบ มีน้ําสะอาดอยูหน่ึงลิตร มีสีแดงอยูหน่ึงสี กําหนดใหเราเอาน้ํากับสีใสไปในถุงเดียวกันแลวสงไปยังปลายทางเมื่อถึงปลายทางแลว สามารถเอาน้ํานั้นไปดื่มไดเลยโดยการแยกสีออกงายๆ ถาหากเราเอาสีและน้ําผสมกันเลยเมื่อถึงปลายทางเราก็ไมสามารถดื่มน้ําได

แนวคิดคือ 1. ใหเอาน้ําใสถุงพลาสติกขนาดใหญ 2. เอาถุงพลาสติกเล็กใสสีแดงกอน 3. เอาสีแดงที่ใสถุงเล็กแลว ใสเขาไปที่ถุงใหญรวมกับน้ํา 4. เมื่อถึงปลายทาง ก็เอาสีแดงที่อยูในถุงออก เราก็สามารถดื่มน้ํานั้นได

ซึ่งเราจะเปรียบเทียบเรื่องน้ํา กับคลื่นวิทยุ ดังนี้

1. สีแดง คือ ความถี่เสียงซึ่งเปนน้ําเหมือนกัน

2. ถุงเล็กที่นําไปใสสีแดง คือความถี่ที่ไปผสมกับเสียง 3. น้ําสะอาด คือ สัญญาณภาพ ที่เราตองการสงไปพรอมกับสี

4. ถุงใหญที่เราใสน้ําและสีรวมกันไปคือความถี่ AM

18

แนวคิดในการรับสัญญาณปลายทาง

สัญญาณผานมาทาง แผงอากาศ สงเขาไปยังวงจร RF AMP ขยายสัญญาณใหแรง

ขึ้นกอนสงไปยังวงจร แยกสัญญาณคลื่นพาหออกกอน โดยมีวงจรผลิตความถี่ OSC ที่เปนความถี่เดียวกับที่สงมา เพื่อทําการหักลางความถี่คลื่นพาหออก เกิดเปนความถี่กลาง เรียกวาความถี่ IF

INTERMEDIATE FREQUENCY แลวสงตอใหกับวงจรแยกสัญญาณภาพ VIDEO และสัญญาณเสียง AUDIO ดานสัญญาณภาพสงผาน HORIZONTAL(HOR) หรือ VERTICAL(VER) สแกนเพื่อสรางภาพที่หนาจอ เปนภาพเหมือนกับตอนที่สงมาทุกประการ

สัญญาณเสียง ถูกสงไปเพื่อทําการDETECTOR แยกสัญญาณ FM ออกมาใหเปนสัญญาณเสียง สงออกไปลําโพง

ขอเปรียบเทียบไดดังนี้ เหมือนกับเราเดินทางโดยเครื่องบิน โดยเครื่องบินไมสามารถสงเราถึงหองนอนได เมื่อถึง

สนามบินก็ตองลงมาเพื่อเปลี่ยนเปนขึ้นรถเพื่อกลับบาน เมื่อลงจากรถถึงเขาบาน อยางนี้เปนตน

19

ในหนึ่งชองความถี่มีแบนดวิทกวางอยู 7 MHz นั้นประกอบไปดวย

สัญญาณภาพVIDEO มีความถี่ 5 MHz, สัญญาณคลื่นพาหสี SUB CARRIER 4.43MHz และสัญญาณเสียง 5.5 MHz เพื่อปองกันการรบกวนจากความถี่ขางเคียง จึงจัดใหมีกาดแบนด(GUARD BAND) ผมขออนุญาตเรียกยอวา GB ดานขางขึ้นทั้งสองดาน โดย GB ดานต่ํา และสูง(ดานซายเปนต่ํา ดานขวาเปนสูง) โดย GB ดานต่ํา จะมีความกวางเพื่อปองกันรบกวน 1.25 MHz และทางดานสูง เทากับ 0.25 MHz

แตถาเปนยานความถี่ UHF จะมีแบนดวิทกวางขึ้นเปน 8 MHz และจะมี GB ดานสูงเพิ่มขึ้นเปน 1.25 MHz

เพื่อใหทานผูอานเกิดความเขาใจยานความถี่ที่สง จึงขออธิบายเพิ่มเติ่มดังนี้

20

จากรูปในตาราง เปนยานความถี่ที่ใชในการสงคลื่นวิทยุโทรทัศน MF ยอจาก MEDIUM FREQUENCY HF ยอจาก HIGH FREQUENCY VHF ยอจาก VERY HIGH FREQUENCY UHF ยอจาก ULTRA HIGH FREQUENCY

เพื่อใหเห็นภาพรวมในยานความถี่ที่ใชในการสงสัญญาณโทรทัศน ผมจึงขออธิบาย และให

ดูตารางประกอบดวย ยานความถี่ VHF แบงออกเปน 5 ยาน ดังนี้

1. VHF I ปจจุบันระบบ MATV นํามาใชสงสัญญาณมากขึ้น เนื่องจากระบบการสงสัญญาณปกอากาศเปลี่ยนจาก VL เปน UHF มากขึ้น สงชองสัญญาณ 2 - 4 และมีความถี่ระหวาง 47 MHz – 68 MHz

2. VHF II ใชสงวิทยุ FM ที่เราฟงกันอยูทุกวันนี้ ความถี่ระหวาง 88 MHz – 108 MHz

21

3. VHF S-BAND LOW ปจจุบันความถี่ยานนี้นิยมใชในระบบ MATV มากขึ้น สงชองระหวาง S1 – S10 และมีความถี่ระหวาง 118 MHz – 174 MHz

4. VHF III สงชองระหวาง 5 - 12 และมีความถี่ระหวาง 174 MHz – 230 MHz

5. VHF S-BAND HIGH ใชสงเคเบิ้ลทีวีทางสายทั่วไป ในปจจุบันนี้ทีวีที่ใชในการสง ก็ใช VHF I และ VHF III ซึ่งผมจะกลาวตอไปในเรื่องการสงทีวี สงชองระหวาง S11 – S20 และมีความถี่ระหวาง 118 MHz – 174 MHz

22

ยานความถี่ UHF แบงออกมา 2 ยาน ดังนี้ 1. UHF LOW ใชสงชองสัญญาณ 21 - 34 ความถี่ระหวาง 470 MHz – 582 MHz

2. UHF HIGH ใชสงชองสัญญาณ 35 - 69 ความถี่ระหวาง 582 MHz – 862 MHz

23

24

ยานความถี่ UHF นี้ปจจุบันไดมีการนําไปใชในการสงสัญญาณทีวีในบานเรา คือ สถานี ITV, ชอง 3 และสถานียอยทวนสัญญาณตางจังหวัดก็เริ่มใชยานความถี่นี้แลว

ผูอานตองศึกษายานความถี่เหลานี้ถึงขอดี ขอเสีย เพื่อเวลาไปติดตั้งงานจะไดมีขอมูลที่จะ

นําไปใชวิเคราะหในการตัดสินใจเลือกใชความถี่ในการติดต้ังไดอยางถูกตอง ยานความถี่ VHF มีขอดี คือ ความถี่ตํ่า การสงสัญญาณไปทางสายนําสัญญาณจะมีสูญเสีย

สัญญาณต่ํา จึงสงไปไดไกลกวาเมื่อเทียบกับ UHF และมีขอเสีย คือ จะถูกรบกวนสัญญาณไดงาย สวนยานความถี่ UHF มีขอดี คือ การถูกรบกวนสัญญาณไดนอย ยกตัวอยาง ทีวีชอง 3, 5, 7,

9 จะมีคลื่นวิทยุ VR หรือวิทยุเรือประมง รบกวนเสมอ และมีขอเสีย คือ สัญญาณจะสูญเสียมากเวลาสงสัญญาณไปทางสายนําสัญญาณ ชางสวนใหญในปจจุบันจะใชนความถี่นี้สงสัญญาณตามตึกตางๆที่รับงาน เพราะเนื่องจากเครื่องสงในตัวรับดาวเทียมทั่วไปมีมอดดูเลเตอร สงเปนความถี่ยาน UHF ออกมาเลย ซึ่งชางก็ไมตองเพิ่มตนทุนในการติดตั้ง และรับงานไดถูกลง แตมีปญหาในการสงมอบงาน เพราะทีวีในแตละหองไมชัด เนื่องจากการสูญเสียสัญญาณ( LOSS) มาก ถาหากจะใชยานความถี่นี้เปนการสง จะตองเนนเรื่องสายนําสัญญาณที่มีคุณภาพดีและการคํานวนการแบงสัญญาณจายใหแตละหองถึงจะใชความถี่ UHF ได

กอนที่จะเขาสูขั้นตอนการสงสัญญาณทีวี คงจะตองกลาวถึง ระบบการสงทีวี ซึ่งคิดวานาจะเปนพื้นฐานที่สําคัญมาก สําหรับการติดต้ังระบบทีวีในโรงแรม หรือที่หลายทานเรียกวา MASTER ANTENNA TELEVISION(ซึ่งตอไปของอนุญาตเรียกวา MATV)

ในปจจุบันการรับรายการทีวีผานดาวเทียม ซึ่งรับสัญญาณมาจากทั่วโลก ดังนั้นจึงมีระบบที่

สงสัญญาณมาแตกตางกันไป ยกตัวอยาง รายการที่สงมาจากญี่ปุนเปนระบบ NTSC ซึ่งระบบในบานเราเปน PAL เมื่อทําการสงเขาไปในระบบแลว ทีวีบางหองรับแลวภาพเปนสีขาว - ดํา ก็จะทําใหเกิดปญหาได

ซึ่งถาเรารูวารายการที่สงมาเปนระบบ NTSC เราก็ตองมาปรับตั้งเครื่องรับดาวเทียมให

เปลี่ยนระบบปน PAL เสียกอน แลวถึงสงเขาไปในระบบ(ในปจจุบันทีวีรุนใหมสวนใหญจะรับไดทุกระบบแลว สังเกตที่คําวา MULTI SYSTEM)

ระบบการสงทีวี แบงเปน 3 ระบบ ดังนี้

1. NTSC(National Television System Committee) ขอมูลเฉพาะของระบบ NTSC และประเทศที่ใชระบบการสงทีวี ระบบนี้อยู

NTSC NATIONAL TELEVISION SYSTEM COMMITTEE

LINES/FIELD 525/60

HORIZONTAL FREQUENCY 15.750 KHz

VERTICAL FREQUENCY 60 Hz

COLOR SUBCARRIER FREQUENCY 3.579545 MHz

VIDEO BANDWIDTH 4.2 MHz

SOUND CARRIER 4.5 MHz ขอมูลอางอิงไดมาจาก www.google.com

เพื่อใหทานผูอานเขาใจมากขึ้น ใหทานดูภาพนี้ประกอบ และนําไปเปรียบเทียบความแตกตางกับระบบอื่นๆ ประเทศที่ใชระบบนี้ตามตารางที่ตอจากขอมูลทางเทคนิค

25