|
ในปี ค.ศ.๑๘๘๖ (พ.ศ.๒๔๒๙) เฮนริช เฮิรตซ์
(Heinrich Hertz) ได้คิดค้นสายอากาศวิทยุขึ้น
ทำให้ทราบถึงความสามารถในการส่งผ่านพลังงานไฟฟ้า
จากสายอากาศฝั่งส่งผ่านอากาศไปยังสายอากาศฝั่งรับได้
ซึ่งมีพื้นฐานการทำงานรูปที่ ๓.๑
เมื่อประจุไฟฟ้าที่ปล่อยออกจากขดลวดเหนี่ยวนำเคลื่อนที่เข้าหากัน
บริเวณช่องว่าง หรือแกป(Gap)
จะเกิดแสงไฟ
ขึ้นที่ขั้วของสายอากาศฝั่งส่งแบบไดโพล
(Dipole Antenna) ทำให้เกิดการแพร่กระจาย
ของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าออกไปในอากาศ
สายอากาศฝั่งรับแบบลูป (Loop Antenna)
จะเหนี่ยวนำเอาคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าดังกล่าวมาเปลี่ยนเป็นประจุไฟฟ้า
และเมื่อประจุไฟฟ้าบนสายอากาศไหลมาบรรจบกันบริเวณแกปจะเกิดแสงไฟเช่นเดียวกันกับทางฝั่งส่งจึงสามารถใช้ระบบนี้
ในการส่งสัญญาณผ่านอากาศได้
ต่อมาระบบนี้ได้ถูกพัฒนาเพื่อใช้ส่งรหัสมอร์สในการสื่อสารไร้สาย
|


รูปที่ ๓.๑ (ก)
การทำงานสายอากาศชุดแรก [๑]
|
|


รูปที่ ๓.๑ (ข)
สัญลักษณ์ทางเทคนิคทั่วไปของสายอากาศ
|
จากจุดเริ่มต้นของการส่งสัญญาณโดยสายอากาศ
ทำให้ระบบสื่อสารไร้สายถูกพัฒนา
และนำมาประยุกต์ เพื่อใช้งานในการรับ-ส่งสัญญาณเสียง
สัญญาณภาพ ข้อความสั้น
ตลอดจนการเข้าถึงแหล่งข้อมูลอย่าง
อินเทอร์เนตได้เป็นอย่างดี
สายอากาศที่ใช้กับระบบสื่อสารไร้สายจึงถูกพัฒนาตามไปด้วยโดยสายอากาศจะมีลักษณะและขนาดสัมพันธ์กับความถี่และรูปแบบการใช้งานระบบสื่อสารนั้นๆ
ตัวอย่างของระบบสื่อสารไร้สายที่พบได้ทั่วไป
ได้แก่
ก) ระบบวิทยุกระจายเสียง
เป็นระบบสื่อสารไร้สายทางเดียว(Simplex)
แสดงดังรูปที่ ๓.๒
โดยสถานีวิทยุจะทำหน้าที่ส่งสัญญาณวิทยุกำลังสูงตั้งแต่
๑๐ วัตต์ถึง ๑,๐๐๐ วัตต์
ผ่านสายอากาศขนาดใหญ่ที่ออกแบบ
และติดตั้งอยู่บนเสาสูง(Tower)เพื่อให้การกระจายสัญญาณครอบคลุมพื้นที่ในบริเวณกว้าง
ส่วนเครื่องรับวิทยุจะใช้สายอากาศขนาดเล็กในการรับสัญญาณ
|


รูปที่ ๓.๒
ระบบสื่อสารไร้สายทางเดียว(Simplex)
|
ซึ่งรายละเอียดในการใช้งานความถี่ของระบบวิทยุกระจายเสียงแบบต่างๆ
แสดงได้ดังตารางที่ ๓.๑
ตารางที่ ๓.๑
ค่าความถี่ที่ใช้ในระบบวิทยุกระจายเสียง
|
ระบบวิทยุกระจายเสียง |
ย่าน |
ความถี่
|
|
คลื่นยาว
(Long Wave: LW)
|
ความถี่ต่ำ (Low Frequency:
LF) |
๑๖๐-๒๗๐
(กิโลเฮิรตซ์) |
|
คลื่นความยาวกลาง
(Medium Wave: MW) (AM)
|
ความถี่ปานกลาง (Medium
Frequency: MF) |
๕๓๐-๑๖๐๐
(กิโลเฮิรตซ์) |
|
คลื่นสั้น
(Short Wave : SW) |
ความถี่สูง
(High Frequency: HF) |
๔.๗๕-๒๒.๑๕
(เมกะเฮิรตซ์) |
|
เอฟเอ็ม(FM) |
ความถี่สูงมาก(Very High
Frequency: VHF) |
๘๘-๑๐๘
(เมกะเฮิรตซ์) |
ข) ระบบวิทยุสื่อสาร
เป็นระบบสื่อสารแบบกึ่งสองทาง (Half Duplex)
คือเป็นระบบที่ใช้ความถี่เดียวกันในการรับ-ส่งสัญญาณวิทยุ
แสดงดังรูปที่ ๓.๓
ดังนั้นผู้ใช้งานจึงต้องผลัดกันรับ-ส่งสัญญาณวิทยุ
โดยสายอากาศที่ใช้
จึงต้องทำหน้าที่เป็นทั้งสายอากาศรับและส่งในตัวเดียวกัน
ในกรณีที่ใช้เป็นวิทยุสื่อสารระยะใกล้
จะใช้กำลังส่งต่ำประมาณ ๕ วัตต์
และสายอากาศขนาดเล็ก
ส่วนในกรณีที่ใช้เป็นวิทยุสื่อสารระยะไกลจะใช้กำลังส่งสูงคือตั้งแต่
๑๐ วัตต์ขึ้นไป
ซึ่งจำเป็นต้องใช้สายอากาศขนาดใหญ่
เพื่อให้สามารถทนกำลังส่งที่สูงได้โดยสายอากาศดังกล่าวได้ออกแบบและติดตั้งอยู่บนเสาสูง
(Tower) เพื่อหลบเลี่ยงสิ่งกีดขวาง เช่น
อาคารและสิ่งปลูกสร้าง
โดยการใช้งานระบบวิทยุสื่อสารผู้ใช้งาน
จะต้องจดทะเบียน
เพื่อจัดตั้งเป็นสถานีวิทยุก่อน
จึงจะสามารถใช้งานระบบวิทยุสื่อสารได้
|


รูปที่ ๓.๓
ระบบสื่อสารไร้สายแบบกึ่งสองทาง(Half
Duplex)
|
ส่วนความถี่ที่ระบบวิทยุสื่อสารใช้งานจะแบ่งเป็นสามช่องความถี่
ประกอบด้วย
ข.๑) ช่องความถี่สาธารณะ (Citizen
Band: CB)
เป็นช่องความถี่ที่เปิดให้บุคคลทั่วไปใช้ในการติดต่อสื่อสารกัน
ข.๒) ช่องความถี่วิทยุสมัครเล่น
เป็นช่องความถี่ที่เปิดให้นักวิทยุสมัครเล่นใช้ในการติดต่อสื่อสารกัน
ซึ่งผู้ใช้งานส่วนใหญ่จะเป็นนักวิทยุสมัครเล่นที่ผ่านการทดสอบแล้ว
ข.๓) ช่องความถี่เฉพาะ
เป็นช่องความถี่ที่ถูกจัดสรร
สำหรับหน่วยงานเฉพาะทางเช่น
ช่องความถี่สำหรับตำรวจ ทหาร
และหน่วยบรรเทาสาธารณะภัยเป็นต้น
โดยค่าความถี่ใช้งานจะไม่เปิดเผยให้บุคคลทั่วไปทราบ
การใช้ความถี่สำหรับวิทยุสื่อสารสามารถแบ่งได้
ดังตารางที่ ๓.๒
ตารางที่ ๓.๒
ค่าความถี่ที่ใช้ในระบบวิทยุสื่อสาร [๒]
|
ระบบวิทยุสื่อสาร |
ย่าน |
ความถี่(เมกะเฮิรตซ์) |
|
วิทยุสื่อสารสาธารณะ(CB) |
HF |
๒๖.๙๖๕-๒๗.๔๐๕ |
|
วิทยุสมัครเล่น |
VHF |
๑๔๔-๑๔๘ |
|
วิทยุสื่อสารสาธารณะ(CB) |
VHF |
๒๔๕ |
ค) ระบบโทรศัพท์เคลื่อนที่
เป็นระบบสื่อสารแบบสองทาง(Full Duplex)
แสดงดังรูปที่ ๓.๔ โดยการแยกความถี่ในการรับ-ส่งสัญญาณ
ทำให้การสื่อสารเป็นไปอย่างต่อเนื่อง
ผู้ใช้งานโทรศัพท์สามารถติดต่อกัน
ผ่านทางชุมสายโทรศัพท์เคลื่อนที่
ที่กระจายครอบคลุมพื้นที่ใช้งาน
ชุมสายโทรศัพท์เคลื่อนที่จะใช้กำลังส่งสูงผ่านสายอากาศขนาดใหญ่ติดตั้งอยู่บนเสาสูง(Tower)เพื่อให้พื้นที่บริการครอบคลุมพื้นที่ที่ต้องการ(Cell)
|


รูปที่ ๓.๔
ระบบสื่อสารไร้สายแบบสองทาง(Full
Duplex)
|
ส่วนสายอากาศในเครื่องรับโทรศัพท์เคลื่อนที่
การออกแบบจะคำนึงเรื่องการจำกัดขนาดของสายอากาศ
เนื่องจากเครื่องรับโทรศัพท์เคลื่อนที่มีขนาดเล็ก
และถูกออกแบบให้สะดวกต่อการพกพา
โดยระบบโทรศัพท์เคลื่อนที่ดังกล่าวมีการใช้งานความถี่ตัวอย่างดังตารางที่
๓.๓
ตารางที่ ๓.๓
ค่าความถี่ที่ใช้ในระบบโทรศัพท์เคลื่อนที่ [๒]
|
ระบบโทรศัพท์ |
ย่าน |
ความถี่(เมกะเฮิรตซ์) |
|
CDMA800 ความถี่ส่ง
ความถี่รับ |
ความถี่สูงยิ่ง(Ultra High
Frequency: UHF) |
๘๖๙-๘๙๔
๘๒๔-๘๔๙ |
|
GSM900
ความถี่ส่ง ความถี่รับ |
UHF |
๘๙๗.๕-๙๑๕
๙๔๒.๕-๙๖๐
|
|
PCN1800 ความถี่ส่ง
ความถี่รับ |
UHF |
๑๗๑๐-๑๗๘๕
๑๘๐๕-๑๘๘๐
|
|
GSM1900 ความถี่ส่ง
ความถี่รับ |
UHF |
๑๙๓๐-๑๙๙๐
๑๘๕๐-๑๙๑๐
|
|