การสื่อสารระหว่างบุคคล หรือระหว่างอุปกรณ์ทางระบบโทรคมนาคมนั้น การรับส่งข้อมูลจากผู้ส่งไปยังผู้รับจะมีตัวกลางเป็นสื่อเพื่อนำข่าวสารที่ทำให้ต้นทางและปลายทางสามารถติดต่อสื่อสารกันได้คือ”ช่องสัญญาณสื่อสาร”โดยสัญญาณที่ส่งผ่านช่องทางสื่อสารนี้อยู่ในรูปแบบของพลังงานต่าง ๆ เช่น พลังงานไฟฟ้า พลังงานแสง พลังงานคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า เป็นต้น โดยทั่วไประบบโทรคมนาคมนั้นมีการใช้งานสายส่งสัญญาณสำหรับการถ่ายโอนพลังงานจากตัวกำเนิดไปยังตัวใช้พลังงานเช่น สัญญาณเสียงจากห้องจัดรายการวิทยุส่งสัญญาณผ่านสายส่งสัญญาณไปยังเครื่องส่งและเครื่องขยายสัญญาณวิทยุ เพื่อขยายสัญญาณและส่งผ่านสายส่งสัญญาณไปยังสายอากาศที่ควบคุมสัญญาณ ดังแสดงในรูปที่ ๓.๑

        รูปแบบพื้นฐานของสายส่งสัญญาณชนิดโลหะตัวนำ แบ่งออกเป็นแบบสายคู่ (Two wire) แกนร่วม(coaxial) ไมโครสตริป (micro strip) และแบบเส้นหรือสตริปไลด์ (strip line) นอกจากนี้ยังมีสายส่งที่ไม่ได้ทำจากโลหะ เช่น เส้นใยนำแสง (Optical fiber) เป็นต้น

         ๔.๑ สายส่งประเภทคู่ 

         ประกอบด้วยสายคู่ขนานช่องเปิด (Two wire open air) สายคู่ขนานช่องปิด(Two wire ribbon or twin lead) สายตีเกลียวคู่ (Twisted pair) และสายคู่หุ้มด้วยฉนวน (Shielded pair lines) ซึ่งสายแต่ละชนิดมีคุณลักษณะเฉพาะที่ต่างกัน ดังนี้

                ก) สายคู่ขนานช่องเปิด สายส่งสัญญาณสายคู่ขนานช่องเปิดนั้นประกอบไปด้วย คู่สายทองแดงวางห่างเป็นช่องว่าง แล้วยึดด้วยฉนวนตัวกั้น (Insulated Spacers) เป็นช่วงๆ เพื่อให้สายทั้งสองแยกออกจากกัน ตลอดความยาวของสาย แสดงดังรูปที่ ๔.๑ สายชนิดนี้โดยทั่วไปนำมาใช้เป็นสายส่งกำลังไฟฟ้า โทรศัพท์ โทรเลข รวมทั้งนำมาใช้เชื่อมต่อระหว่างเครื่องส่งสัญญาณกับสายอากาศ หรือระหว่างสายอากาศกับเครื่องรับสัญญาณ คุณลักษณะของสายส่งสัญญาณชนิดนี้ คือ มีโครงสร้างพื้นฐานที่ไม่ซับซ้อน และราคาถูก อย่างไรก็ตาม เนื่องจากไม่มีฉนวนหุ้มจึงเกิดการสูญเสียพลังงานการแพร่กระจายคลื่นมากและง่ายต่อการถูกรบกวนจากสัญญาณรบกวน(Noise)
 

                ข) สายคู่ขนานช่องปิด (Two-wire ribbon) หรือ ทวินลีด (Twin lead) ประกอบด้วย สายคู่ขนานที่ฝังไปตามฉนวนยาวแบนในรูปแบบเดียวกันตลอดความยาวสาย แสดงใน รูปที่ ๔.๒ โดยทั่วไปฉนวนหุ้มทำด้วยพลาสติกสังเคราะห์ โดยมีอิมพิแดนซ์ หรือค่าความต้านทานลักษณะเฉพาะ(Characteristic impedance) ของสาย ๓๐๐ โอห์ม (Ohms) สายชนิดนี้โดยทั่วไปนำมาใช้สำหรับเชื่อมต่อระหว่างสายอากาศและเครื่องรับโทรทัศน์    ซึ่งมีคุณลักษณะโดยพื้นฐานคล้ายกับสายคู่ขนานชนิดเปิด แต่มีค่าการสูญเสียพลังงานการแพร่กระจายคลื่นน้อยกว่า [๑]
 

                  ค) สายตีเกลียวคู่ (Twisted Pair) มีส่วนประกอบคือ สายที่ห่อหุ้มด้วยยางสังเคราะห์สองเส้นตีเกลียวกันตลอดความยาวสายโดยไม่มีการเว้นช่องว่าง ดังแสดงในรูปที่ ๔.๓ อันส่งผลให้สายสามารถดัดงอ ได้สะดวกแต่อาจเกิดการสูญเสียพลังงาน ของสายที่ความถี่สูงในตัวหุ้มที่ทำจากยางสังเคราะห์ ซึ่งการสูญเสียนี้มีค่าเพิ่มขึ้นเมื่อสายมีความชื้น ดังนั้น สายตีเกลียวคู่จึงถูกห่อหุ้มอีกชั้นหนึ่ง เพื่อปกป้องความชื้น ส่วนการใช้งานที่ความถี่ต่ำนั้นจะคล้ายกับสายส่งกำลังทั่วไป
 

                     ง) สายคู่หุ้มด้วยฉนวน (Shielded pairs) ประกอบด้วยสายตัวนำสัญญาณสองเส้น คู่ขนานกันและหุ้มด้วยฉนวนกั้น นอกจากนี้แล้วยังมีเส้นโลหะถักเพื่อเป็นเกราะป้องกันสัญญาณรบกวนของสัญญาณและเพิ่มความแข็งแรง ของสายนำสัญญาณ ส่วนด้านนอกสุดเป็นฉนวนห่อหุ้มบางๆ โดยทั่วไปใช้ยางสังเคราะห์ เพื่อป้องกันสายสัญญาณจากความชื้น ดังรูปที่ ๔.๔

                     จากคุณลักษณะดังกล่าวนั้นสายคู่หุ้มด้วยฉนวนสามารถลดการสูญเสียจากการแพร่กระจายคลื่นและสัญญาณรบกวนได้ แต่อาจจะเกิดการสูญเสียเนื่องจากฉนวนมากกว่าสายชนิดอื่น [๒]

           ๔.๒ สายแกนร่วมหรือสายโคแอกเซียล (Coaxial Cable)

           สามารถแบ่งย่อยได้เป็น สายแกนร่วมชนิดแข็ง และสายแกนร่วมชนิดอ่อน โดยที่ตัวนำภายในของสายแกนร่วมทั้งสองชนิดทำหน้าที่นำพาพลังงานในรูปแบบคลื่นวิทยุและส่วนตัวนำภายนอกนั้นทำหน้าที่ป้องกันพลังงานดังกล่าวไม่ให้เกิดการแผ่กระจายสู่ภายนอก โดยสนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็กถูกจำกัดให้อยู่ระหว่างตัวนำภายนอกและตัวนำภายใน นอกจากตัวนำภายนอกทำหน้าที่ดังที่ได้กล่าวมาแล้วยังสามารถป้องกันสัญญาณรบกวนจากแหล่งภายนอกได้ด้วย

                 ก) โคแอกเซียลชนิดแข็ง สายชนิดแข็งหรือสายแบบมีแกนกลาง ดังแสดงในรูปที่ ๔.๕ ประกอบด้วย ตัวนำภายในที่มีระยะห่างที่แน่นอนจากตัวนำภายนอก โดยใช้ตัวเว้นระยะ (Spaces) วางเป็นช่วงๆ อย่างสม่ำเสมอตลอดความยาวสาย ซึ่งตัวเว้นระยะนี้ทำจากวัสดุที่ให้คุณภาพการห่อหุ้มที่ดีและมีการสูญเสียต่ำที่ความถี่สูง สำหรับภายในสายชนิดนี้ได้ บรรจุแก๊สอาทิ ฮีเลียม (Helium: He) อาร์กอน (Argon: Ar) หรือไนโตรเจน (Nitrogen: N) เข้าไปในสายเพื่อทำให้เกิด ความดันและรักษาความดันภายใน โดยแก๊สดังกล่าวคุณสมบัติทำให้เกิดประโยชน์คือ ทำให้ทราบทันทีเมื่อมีการรั่วไหลของสัญญาณอันเนื่องมาจากส่วนห่อหุ้มรั่วไหลเพราะความดันแก๊ซมีค่าลดลง นอกจากนั้นแก๊ซยังสามารถรักษาสภาพภายในช่องว่างและไม่ก่อให้เกิดความชื้น อันเนื่องจากความชื้นมีผลต่อค่าต่างๆ ในสาย

      ในเครือข่ายการสื่อสารทางไกล การเดินทางของสัญญาณผ่านสายส่งสัญญาณจะพบกับปัญหาสัญญาณรบกวน (Noise) เพิ่มเข้ามาให้การระบบสื่อสาร โดยที่ระดับสัญญาณจะมีค่าต่ำมากอาจทำให้อุปกรณ์เครือข่ายไม่สามารถอ่านค่าได้ถูกต้อง ดังนั้นการส่งสัญญาณในระยะไกลต้องมีกำลังในการส่งมากพอ โดยการพิจารณาตัวแปรสำคัญประกอบด้วยคือ ค่าการลดทอนแปรผันตาม ความถี่ ความต้านทานของสาย การไม่เข้ากันของอิมพีแดนซ์ (Impedance) ครอสทอล์ก(Cross talk) สำหรับการลดทอนที่ความถี่สูงนั้น มีค่ามากกว่าที่ความถี่ต่ำ ซึ่งส่งผลให้รูปสัญญาณผิดเพี้ยน (Distortion) ดังแสดงในรูปที่ ๕.๑ นอกจากนี้ การผิดเพี้ยนของรูปสัญญาณนั้นอาจเกิดจากความถี่แต่ละความถี่มีการเคลื่อนที่ในสายส่งด้วยอัตราเร็วไม่เท่ากันด้วย
 

             เหตุการณ์สำคัญของสายส่งสัญญาณสำหรับการสื่อสารชนิดต่างๆ ถูกรวบรวมและแสดงดังตารางที่ ๖.๑

                 ตารางที่ ๖.๑ เหตุการณ์สำคัญของสายส่งสัญญาณสำหรับการสื่อสารชนิดต่าง ๆ
 

[๑] Anu A. Gokhale, Introduction to Telecommunications. Thomson, 2nd Edition, 2005.

[๒] Frank R. Dungan, Electronic Communication System. Cengage Delmar Learning, 3rd Edition, 1998.

[๓] Roger L. Freeman, Fundamentals of Telecommunications. Wiley-Interscience, 1999.