บทท 6การสอสารทางวทย

6.1 การสงขาวสารโดยใชคลนวทยการสอสารโทรคมนาคมนอกเหนอจากการสอสารทางสาย

แลว การสอสารทางคลนวทยกนบวาเปนการสอสารทมความสำาคญ ถกนำาไปใชงานอยางกวางขวางแพรหลาย เพราะสามารถสขาวสารขอมลไปไดเปนระยะทางไกลๆ ชวยแกปญหาการสอสารทางสายในบางพนททำาไมได หรอไมคมคาในแงการลงทน และการสงขอมลไปไดครงละมากๆ ทำาใหเกดการประหยด มวามรวดเรว และไมเกดความผดพลาดหลกการสงขาวสารขอมลทางคลนวทย แสดงดงรปท 6.1

จากรปท 6.1 แสดงหลกการสงขาวสารขอมลทางคลนวทย โดยการนำาขขาวสารขอมลตางๆ และสญญาณไฟฟาตางๆ ไปเขาขบวนการผสมคลนกบสญญาณคลนวทย สงตอไปใหเคนองสงออกสายอากาศแพรกระจายคลนออกไปในอากาศในรปคลนแมเหลกไฟฟา ทางดานรบคลนแมเหลกไฟฟาสงผานเขาสายอากาศ สงตอไปใหเครองรบวทยรบสญญาณคลนเหลานเขามา ผานไปเขาขบวนการแยกคลน สงออกไปทางปลายทางเพอใชงาน

คลนวทยทใชเปนตวพาขางสารขอมลตางๆ ไปไดนน เพราะคลนวทยสามารถเกนทางไปไดไกล มความเรวในการเดนทางเทากบคลนแสง เกดการสญเสยขณะเดนทางตำา คลนวทยนมชอเรยกวา คลนพาหะ การนำาขาวสารขอมลไปผสมกบคลนพาหะนน คอการนำาขาวสารไปเกาะตดกบพาหะนนเอง เพอใหขาวสารเดนทางไดไกล ทนยมใชงานม 3 แบบคอ

1.การผสมคลนทางความสงหรอแบบ AM2.การผสมคลนทางความถหรอแบบ FM3.การผสมคลนทางเฟสหรอแบบ PM

การผสมสญญาณขาวสารขอมลเขากบคลนพาหะในแตละแบบมความแตกตางกนในลกษณะการผสมสญญาณเขาดวยกนไดรปแบบคลนไมเหมอนกน และใชงานแตกตางกน6.2 การผสมคลนทางความสง

การผสมคลนทางความสงหรอแบบ AM คอการนำาสญญาณขาวสารขอมลไปผสมกบคลนพาหะ ควบคมโดยสญญาณขอมลขาวสารเพมขนหรอลดลงโดยความถของพาหะยงคงเดม การผสมคลนทางความสงแสดงดงรปท 6.2

จากรปท 6.2 แสดงการผสมคลนทางความสง มภาคผสมคลนทางความสงทำาหนาทผสมสญญาณขาวสารขอมลควบคมคลนพาหะ เกดการเปลยนแปลงเพมสงหรอตำา ตามชวงบวกหรอลบ ชวงบวกทำาใหคลนพาหะสงขน ชวงลบทำาใหคลนพาหะนอยลง และถาไมมขอมลขาวสารมาผสม คลนพาหะจะสงกวาปกต

การผสมคลนแบบ AM นนสงสำาคญของการผสมคลนแบบนอยทเปอรเซนตของการผสมคลน โดยคดจากระดบความแรงของขาวสารไปเปรยบเทยบกบความแรงของคลนพาหะ ดวยดชนและเปอรเซนตการผสมคลนออกมา ตำาแหนงการวดระดบความแรงของคลน AM แสดงดงรปท 6.3 นำาคาทวดไดจากรปไปคำานวณคาดชนการผสมคลนไดดวยสมการท 6.1 และสมการท 6.2

นำาคาความแรงของคลน AM วดทระดบตำาสด และวดทระดบสงสด มาเขาสมการเขยนเปนสตรคำานวณไดดงน

เมอ M = ดชนการผสมคลนแบบ AM ไมมหนวยE = ระดบแรงดนวดจากแกนศนยยอดสงสด

ตำาแหนงแรงสดE = ระดบแรงกนวดจากแกนศนยถงยอดสงสด

ตำาแหนงเบาสดการผสมคลนแบบ AM สามารถผสมคลนไดสงสดไมเกน

100% ในชวงการผสมคลนไมเกน 100% นสญญาณขอมลขาวสารมความสามารถเกาะตดพาหะได ทำาใหคลนทงหมด ทำาใหคลนสญญาณขาวสารขอมลทรบไดทางปลายทางสมบรณทกประการ

6.3 การผสมคลนทางความถการผสมคลนทางความถหรอแบบ FM คอการนำาสญญาณ

ขาวสารขอมลไปผสมกบคลนพาหะโดยสญญาณขาวสารขอมลจะ

ไปควบคมใหเหนพาหะมความถพาหะเปลยนแปลงไปเพมขนหรอลดลง การผสมคลนความถแสดงดงรปท 6.4

จากรปท 6.4 แสดงการผสมคลนทางความถ มภาคผสมคลนทางความถทำาหนาทผสมสญญาณขาวสารขอมลเขากบคลนพาหะ โดยทำาใหคลนพาหะโดนควบคมโดยสญญาณขอมลขาวสาร เกดการเปลยนแปลงตามสญญาณขอมลขาวสาร สญญาณขาวดานบวกมาผสม ทำาใหพาหะสงขน ความถพาหะยงสง ความถพาหะกยงสงขน ถาสญญาณดานลบมาผสม ทำาใหคบนพาหะมความถตำาลง ระดบความถของสญญาณขาวสารดานลบยงเพม ความถพาหะกยงตำาลง

แถบคลนความถของการผสมคลนแบบ FM เปนแถบคลนความถทเกดขนจากการนำาสญญาณขาวสารขอมลผสมกบคลนพาหะ ทำาใหความถเปลยนแปลงเพมขนหรอลดลง เกดความถพาหะขนมากมาย เปนคๆ กระจายหางออกไปจากความถพาหะ

ความถดานขางสง USF และความถดานขางตำา LSF ทำาใหสญญาณขาวสารขอมลทผสมคลนแบบ FM มการใชงานเปนแถบความถ แถบความถของการผสมคลนแบบ FM แสดงดงรปท 6.5

จากรปท 6.5 แสดงตวอยางแถบคลนความถของการผสมคลนแบบ FM ซงมคาดชนแตกตางกน จะทำาใหเกดแถบความถดานขางแตกตางกน สามารถหาคาไดจากตารางฟงกชนเบสเซล ตามตารางท 6.1

6.4 การผสมลนทางเฟสการผสมคลนทางเฟสหรอแบบ PM คอการนำาสญญาณ

ขาวสารขอมลไปผสมกบคลนพาหะโดยเฟสของสญญาณขาวสารขอมลจะไปควบคมใหคลนพาหะมความถพาหะเปลยนแปลงไปเพมขนหรอลดลง

การผสมคลนแบบ PM นกคอการผสมคลนแบบ FM นนเอง เพยงแตขวงสญญาณขาวสารขอมลทจะไปควบคมใหความถพาหะเกดการเปลยนแปลงมชวงแตกตางกน การผสมคลนแบบ FM ความแรงของสญญาณขาวสารขอมลไปทำาใหความถพาหะเปลยนแปลง สวนการผสมคบนแบบ PM ขวงเปลยนเฟสของสญญาณขาวสารขอมลไปทำาใหความถพาหะเปลยนแปลง การผสมคลนทางเฟส แสดงดงรปท 6.6

จากรปท 6.6 แสดงการผสมคลนทงเฟส มภาคผสมทางเฟสผสมสญญาณขาวสารเขากบพาหะ โดยการทำาใหคลนพาหะถก

ควบคมโดยสญญาณขอมลขาวสารเกดการเปลยนแปลงสงหรอตำาตามสญญาณขอมลขาวสาร สญญาณขาวสารชวงเปลยนเฟสจากบวกเปนลบ ทำาใหคลนพาหะมความถตำาลง และ สญญาณชวงเปลยนเฟสจากลบเปนบวกผสมเขามา ทำาใหพาหะมความถสง ความถพาหะมการเปลยนแปลงมากทสดขณะทสญญาณขาวสารเปลยนระดบความแรงผานตำาแหนงศนย

วงจรทใชงานในระบบสอสารสวนมากเปนผสมแบบ PM เนองจากในวงจรกำาเนดความถแบบคลสตอลไดผลตความถพาหะมความเทยงตรง

6.5 การผสมสญญาณแบบรหสพลสการผสมสญญาณแบบรหสพลส เปนการผสมสญญาณขาว

สารกบพลสเขาดวยกรรมวธคองการมลตเพลกซแบบแบงเวลา เพอการสงสญญาณขอมลอะนาลอก ในลกษณะการสงแบบดจตอล เรยกวา TDM-PCM

หลกการทำางาน PCM เปนการเปลยนสญญาณอะนาลอกใหเปนดจตอลโดยใหอยในรปเลขฐานสอง การเปลยนสญญาณแบบ PCM นมสวนสำาคญ 3 สวนคอ การสมตวอยาง การแบงระดบความแรงของสญญาณ และการเขารหส การทำางานของ PCM แสดงดงรปท 6.7

จากรปท 6.7 แสดงการทำางาน PCM ขนาด 3 บต ดวยการปอนสญญาณขาวสารขอมลในรปสญญาณอะนาลอกเขาทางอนพต สงไปเขาภาคตวอยาง รวมกบสญญาณพลสทสงออกมาเขากำาเนดพลส สญญาณพลสถกสงไปกำาหนดตำาแหนงการสมตวอยางทสญญาณขาวสารขอมล เพอสญญาณขาวสารถกเปลยนเปนพลสมระดบความแรงของพลสมระดบความแรงเทากบสญญาณขาวสารทตำาแหนงการสม ขบวนการนเรยกวาการผสมความแรงพลสหรอ PAM การสมตวอยางถาไมละเอยดกจะไดสญญาณ PAM ออกมานอยตามรปท 6.7

คาสญญาณ PAM นสงเชาภาคกำาหมดระดบความแรง โดยการแบงความราสญญาณขาวสารออกเปนระดบ เชน 4, 8, 16, 32 และ 64 ระดบเปนตน กำาหนดระดบความแรงไวในรปฐาน 2 ในขนาดแตกตางกน เชน 2, 3, 4, และ 5 บตเปนตนตามรปท 6.7 สญญาณ PAM แทนดวยระดบความแรง 8 จากระดบ 0 – 7 โดยปรบสญญาณ PAM ใหอยในระดบใดระดบหนงของ 8 ระดบนน ความเปนจรงสญญาณ PAM ทสมได ถาไมตรงระดบทกำาหนดใหปรบไปอยในระดบทใกลเคยงทสด

นำาสญญาณ PAM ทกำาหดระดบอยางถกตองแลวสงไปภาคเขารหส เปลยนระดบสญญาณท PAM ทสมมาเปนรหสเลขฐาน 2 สงเรยงกนออกไปเปนลำาดบสญญาณออกเอาตพตเปนแบบ PCM ตามรปท 6.7 สญญาณ PAM ทสมได 4 ตำาแหนงไดเปลยนเปนรหสเลขฐาน 2 ไดลำาดบดงน แหนงท 1 = 100 ตำาแหนงท 2 = 111 ตำาแหนงท 3 = 101 และตำาแหนงท 4 = 110 การทำางานในระบบ PCM นคอการเปลยนแปลงสญญาณอะนาลอกเปนสญญาณดจตอล นนเอง

6.6 การแยกคลนสญญาณผสมแบบ AMการแยกคลนสญญาณผสมแบบ AM สญญาณขาวสารท

ผสมคลนพาหะแบบ AM เมอถงเครองรบสงวทย กอนจะสงขาวสารไปปลายทาง ตองทำาการแยขาวสารออกจากพาหะเสยกอน โดยตองสงผานสญญาณ AM ไปเขาภาคแยกคลนสญญาณ AM เพอกำาจดคลนพาหะทงไป ใหเหลอเฉพาะขาวสารไปใชงาน ลกษณะการแยกคลนสญญาณผสมแบบ AM แสดงดงรปท 6.8

จากรปท 6.8 แสดงหลกการแยกสญญาณผสมแบบ AM สญญาณถกสงเขาภาคดเทกเตอรทำาการตดสญญาณ AM ออก

ซกหนงอาจเปนซกลบดได สญญาณ AM ซกเดยวทผานดเทกเตอรแลวยงมคลนพาหะผสมกบสญญาณขาวสารอย สงตอไปภาคกรองความถทำาการกรองความถพาหะทงไปพรอมกบจดรปรางสญญาณขาวสารใหเหมอนตนฉบบเดมทสงมา

คลนสญญาณผสมแบบ AM สามารถแยกเอาสญญาณขาวสารออกจากคลนพาหะไดงาย ใชเพยงไดโอดตวเดยวทำาหนาทดเทกเตอรตดสญญาณ AM ออกซกหนง ใชตวเกบประจเพยงตวเดยวทำาหนาทกรองความถกำาจดคลนพาหะทงไปใหเหลอเฉพาะสญญาณขาวสารนำาไปใชงานวงจรแยกคลนสญญาณผสมแบบ AM แสดงดงรปท 6.9

6.7 การแยกคลนสญญาณผสมแบบ FM และ PMการแยกคลนสญญาณผสมแบบ FM และ PM สญญาณ

FM และ PM มความเหมอนกนกบคลนสญญาณทผสมแลว มความถพาหะเปลยนแปลงไปตามสญญาณขาวสารทผสม แตกตางเพยงตำาแหนงการเปลยนแปลงความถไปของคลนพาหะระหวางสญญาณ FM และ PM แตกตางกนทจดผสม ดงนนการแยกคลน

ขาวสารออกจากคลนพาหะในแบบ FM และ PM สามารถทำารวมกนได

6.7.1 เรโซดเทกเตอร เปนวธการแยกคลนสญญาณขาวสารออกจากพาหะทผสมมาในแบบ FM โดยอาศยการเปรยบเทยบความถกบเปรนบเทยบเฟสระหวางสญญาณผสมแบบ FM ทสงมากบความถกลางของ FM ทกำาหนดไวในวงจรความแตกตางของความถทเปรยบเทยบกนถกแสดงออกในรปสญญาณขาวสารทเอาตพต การทำางานแสดงดงรปท 6.10

จากรปท 6.10 แสดงการทำางานของเรโซดเทกเตอร สญญาณผสมคลนแบบ FM สงเขาภาคเรโชดเทกเตอร ถญญาณ FM ทความถปกต ความถ FM ปอนเขากบความถกลาง ทกำาหนดเทากน ไมมสญญาณขาวสารสงออก ถาสญญาณ FM มความสงกวาปกตควมถ FM ปอนเขามาสงกวาความถกลาง ทกำาหนดไดสญญาณขาวสารชวงบวกสงออก และถาสญญาณ FM มความตำากวาปกตความถ FM ปอนเขามามความถตำากวาความถกลางของ FM ทกำาหนดไดสญญาณขาวสารชวงลบสงออกสญญาณขาวสารถกสงตอไปเขาภาคกรองความถตำา เพอลดระดบความแรงของสญญาณขาวสาร

6.7.2 เปนวธการแยกสญญาณขาวสารออกจากสญญาณพาหะทผสมคลนมาในแบบ FM โดยทำาหนาทเหมอนวงจรเทยบเฟส

สญญาณ FM สองสญญาณซงมเฟสตางกน 90 องศาดวยการผานสญญาณ FM ไปใหวงจรเรโซแนนซแบบขนาน ไดความท FM เลอนเฟสไป สญญาณทผานวงจรเรโซแนนซจะกลายเปนสญญาณ การทำางานแสดงดงรปท 6.11

จากรปท 6.11 แสดงการทำางานของควอดราเจอรดเทกเตอร สญญาณผสมคลนแบบ FM ถกสงเขาภาคดราเจอรดเทกเตอรและภาคเลอนเฟส 90 องศา ภาคเลอนเฟส 90 องศา รบสญญาณ FM เขามาผานวงจรเรโชแนนซแบบขนาน สญญาณ FM ตะถกเลอนเฟสไป 90 องศากอนสงไปเขาภาคควอดราเจอรดเทกเตอร รบสญญาณ FM เขามา 2 ทาง ทมเฟสตางกน 90 องศา มาทำาการเปรยบเทยบเฟสกน ไดความแรงเปนสดสวน สญญาณ FM มความถตำาลง สญญาณ FM มความถสงขนคาเฉลยจะมากขน ไดคาเฉลยออกมาเปลยนไปตามสญญาณสญญาณขาวสาร

6.7.3 เฟสลอกลป เปนวธการแยกคลนสญญาณขาวสารออกจากคลนพาหะทผสมคลนมาในแบบ FM โดยทำาหนาทเปรยบเทยบเฟสสญญาณระหวางความถ FM ทปอนเขามากบความถกลางของ FM ทกำาเนดขนมาภายในวงจร การทำางานแสดงดงรปท 6.12

จากรปท 6.12 แสดงการทำางานของเฟสลอกลป วงจรเฟสลอกลปประกอบดวยภาคเฟสดเทกเตอร ภาคกำาเนดความถควบคมดวยแรงดน และภาคกรองความถตำาผานภาค VCO นจะใหเกดความถกลางของ FM ขนมา ความถทกำาเนดขนมาถกควบคมดวยแรงดนทไดออกเอาตพต ความถ VCO เปลยนแปลงไดเมอแรงดนออกเอาตพตเปลยนแปลง ภาคเฟสดเทกเตอรรบความถ FM เขามา 2 ทาง ทางหนงจากสญญาณ FM อนพตอกทางหนงจากภาคกำาเนดความถควบคมดวยแรงดนทความถของ VCO คลาดเคลอนไปจากความถ FM

วงจรแยกคลนสญญาณผสมแบบ FM และ PM ในปจจบนถกสรางขนไวในรป IC เพยงตวเดยวชวยใหเกดความสบายในการตอวงจร

6.8 ระบบสอสารทางวทยระบบสอสารทางวทยถกไปใชประโยชนอยางกวางขวาง โดย

อาศยการแพรกระจายคลนวทยจากสถานสงวทยออกไปในชนบรรยากาศตางๆ ทหอหมโลกไปสสถานรบวทยปลายทาง ลกษณะการสงคลนแบงออกตามการใชงาน 2 ลกษณะ คอ วทยกระจายเสยงทวไป และ วทยเชอมโยง

6.8.1 วทยกระจายเสยงทวไป เปนการบรการวทยกระจายเสยงเพอการเผยแพรขาวสาร คลนทถกกระจายออกไปสามารถครอบคลมพนทใหบรการอยางทวถง โดยการตงสถานสงกระจายคลนในหลายแหง วทยกระจายเสยงทวไปทใชงานอยางแพรหลาย ไดแก วทยกระจายเสยงแบบ AM วทยกระจายเสยงแบบคลนสนหรอ SW และวทยกระจายเสยงแบบ FM

นอกจากวทยกระจายเสยง AM, SW, FM แลวยงมวทยกระจายเสยงแบะภาพทเรยกวาวทยโทรทศน แพรกระจายคลนออกไปมความไปมความถงานอยในยาน VHF และ UHF นอกจากนนยงมวทยกระจายเสยงและภาพทรบจากดาวเทยมโดยตรงเรยกวา DBS ระบบเครองรบวทยและโทรทศนจากดาวเทยมโดยตรง แสดงดงรปท 6.13

6.8.2 วทยเชอมโยง เปนการสอสารวทยทการเชอมตอปลายทางจะเปนเฉพาะเจาะจงผรบปลายทางเฉพาะรายเทานนทสามารถตดตอสอสารได มยานความถทใชงานหลายยานเชน HF, VHF, UHF,

และ SHF ขาวสารทใชในการตดตอสอสารกนไดแก ขอความขาวสาร ภาพถาย และเสยงพด เปนตน