การแพร่กระจายคลื่นวิทยุ คือ

คลื่นวิทยุ
           เครื่องส่งวิทยุจะแปลงสัญญาณเสียงเป็นสัญญาณไฟฟ้า โดยใช้ไมโครโฟน และแปลงสัญญาณไฟฟ้าเป็นคลื่นวิทยุ โดยใช้เสาอากาศเป็นตัวแพร่กระจาย คลื่นวิทยุเป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีความถี่ไม่เกิน ๓๐๐ กิกะเฮิรตซ์ (หนึ่งกิกะเฮิรตซ์เท่ากับหนึ่งพันล้านรอบต่อวินาที) คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีความถี่สูงกว่านี้จะเป็น คลื่นอินฟาเรด คลื่นแสง คลื่นอัลตราไวโอเลตและรังสีเอกซ์ คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้ามีคุณสมบัติทางแม่เหล็ก และคุณสมบัติทางไฟฟ้าพร้อมๆ กันการแผ่กระจายของคลื่นก็คล้ายกับการแผ่กระจายของคลื่นน้ำบนผิวน้ำ ขณะ เมื่อมีวัตถุตกกระทบผิวน้ำนั้น
          เมื่อสัญญาณไฟฟ้าส่งผ่านเสาอากาศ จะทำให้เกิดสนามแม่เหล็กไฟฟ้าขึ้น เป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าแผ่กระจายออกไป ในทางตรงข้าม ถ้าหากเรานำเสาอากาศไปไว้ในคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า ก็จะทำให้เกิดกระแสไฟฟ้าไหลในเสาอากาศนั้นได้ ดังนั้น เครื่องรับวิทยุจึงมีเสาอากาศ ซึ่ง ทำหน้าที่เปลี่ยนคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าเป็นสัญญาณ ไฟฟ้า สัญญาณไฟฟ้านี้มักจะมีความแรงที่ต่ำมาก ต้องขยายให้มีความแรงมากขึ้น แล้วจึงถูกนำไปขับตัวลำโพง ที่ทำหน้าที่เปลี่ยนสัญญาณไฟฟ้าเป็นคลื่นเสียง ให้ผู้รับฟังได้ยิน

ภาพแสดงคลื่นเคลื่อนที่ไปทางขวาตามแกน x เมื่อเวลาเปลี่ยนไป

           การแผ่กระจายของคลื่นวิทยุมีหลายลักษณะ ขึ้นอยู่กับความถี่ของคลื่น ลักษณะที่สำคัญมีสาม แบบ คือ
           แบบที่หนึ่ง คลื่นจะแผ่กระจายขนานไปกับพื้นผิวโลก (ground-wavepropagation) สามารถเดินทางไปในระยะไกลได้ คลื่นที่แผ่กระจาย แบบนี้จะเป็นคลื่นที่มีความถี่ไม่เกินประมาณ ๒ เมกะเฮิรตซ์ (หนึ่งเมกะเฮิรตซ์เท่ากับหนึ่งล้าน เฮิรตซ์) ดังเช่น คลื่นวิทยุกระจายเสียงระบบเอเอ็ม
          การแผ่กระจายแบบที่สองจะเป็นการสะท้อนจากชั้นบรรยากาศ เรียกว่า แผ่กระจาย โดยคลื่นฟ้า (sky-wave propagation) การสะท้อนคลื่นเป็นคุณสมบัติของชั้นบรรยากาศ ความถี่ที่ชั้นบรรยากาศสะท้อนลงมา อยู่ในช่วงประมาณ ๒ เมกะเฮิรตซ์ ถึงประมาณ ๓๐ เมกะเฮิรตซ์ อนึ่งการสะท้อนคลื่นของชั้นบรรยากาศ ในตอนกลางวัน และกลางคืน อาจแตกต่างกันบ้าง บางความถี่จะสะท้อนเฉพาะกลางคืน คุณสมบัติของการสะท้อนคลื่น จะแปรเปลี่ยนตามปริมาณประจุ ที่เกิดขึ้น (ionization) ในชั้นบรรยากาศ ซึ่งขึ้น อยู่กับพลังจากแสงอาทิตย์เป็นหลัก ในบางครั้งที่ มีพายุพลังอาทิตย์ (solar wind) คุณสมบัติของ ชั้นบรรยากาศก็จะเปลี่ยนแปลงไปได้มากวิทยุ สมัครเล่นและวิทยุกระจายเสียงข้ามประเทศ คลื่นสั้น (short wave) จะใช้ความถี่ในย่านนี้ ทำให้ ผู้รับที่อยู่ห่างไกลสามารถรับฟังได้ เพราะมีการ สะท้อนคลื่นโดยชั้นบรรยากาศหนึ่งครั้งหรือ มากกว่าหนึ่งครั้งก็ได้
            การแผ่กระจายคลื่นแบบที่สาม จะเป็นการแผ่กระจายโดยตรงเรียกว่า การแผ่กระจายในแนวสายตา (line-of-sight propagation) กล่าวคือ จุดที่รับคลื่นได้คือ จุดที่มองเห็นได้จากเสาอากาศ ของเครื่องส่ง การกระจายคลื่นแบบนี้จะไม่ สามารถรับจากจุดบนพื้นโลกที่มีระยะทางไกล เนื่องจากความโค้งของพื้นผิวโลกบังเอาไว้

      http://kanchanapisek.or.th/kp6/sub/book/book.php?book=23&chap=9&page=t23-9-infodetail02.html

ในช่วงหนึ่งของกระแสความบันเทิงในประเทศไทย การจัดรายการวิทยุ เป็นหนึ่งในช่องทางที่ได้รับความนิยมมาก โดยส่งสัญญาณ คลื่นวิทยุ จากห้องจัดรายการไปยังเครื่องรับวิทยุที่อยู่ในบ้านของผู้ฟัง

คลื่นวิทยุ (Radio Wave) คือ คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าชนิดหนึ่ง ซึ่งสามารถเดินทางในสภาวะสุญญากาศด้วยความเร็วเทียบเท่าความเร็วแสงที่ราว 300,000 กิโลเมตรต่อวินาที คลื่นวิทยุเป็นคลื่นความถี่สูงที่มีคุณสมบัติในการเคลื่อนที่ผ่านตัวกลางชนิดต่าง ๆ ในระยะไกลได้ดี

คุณสมบัติของคลื่นวิทยุ

ในทางวิทยาศาสตร์ คลื่นวิทยุ คือ “คลื่นพาหะ” (Carrier Wave) ที่นำส่งคลื่นเสียง (Audio Frequency) จากแหล่งกำเนิดหรือเครื่องส่งวิทยุให้เดินทางไปพร้อมกัน ทำให้คลื่นเสียงที่มีความถี่ค่อนข้างต่ำสามารถเดินทางไปได้ไกลจนถึงจุดหมายหรือเครื่องรับวิทยุที่ทำหน้าที่รับสัญญาณและแยกคลื่นเสียงออกจากคลื่นวิทยุให้ผู้ฟังสามารถได้ยินเสียงตามปกติ

เนื่องจากคลื่นวิทยุ คือ คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีช่วงความถี่ตั้งแต่ 3 กิโลเฮิรตซ์ (Kilohertz: kHz) ไปจนถึง 300 กิกะเฮิรตซ์ (Gigahertz: GHz) ในขณะที่ช่วงความถี่ของคลื่นเสียงที่มนุษย์สามารถได้ยินคือ 20 เฮิรตซ์ ไปจนถึง 20 กิโลเฮิรตซ์เท่านั้น

ดังนั้น คลื่นวิทยุจึงถูกนำไปใช้ในการสื่อสารทางไกลหรือโทรคมนาคมได้ดี โดยเฉพาะจากคุณสมบัติในการสะท้อนกลับลงสู่พื้นโลก เมื่อคลื่นวิทยุเดินทางไปปะทะชนกับอนุภาคที่มีประจุไฟฟ้าจำนวนมากในบรรยากาศโลก โดยเฉพาะในชั้นไอโอโนสเฟียร์ (Ionosphere) ที่อยู่สูงจากพื้นดินตั้งแต่ 80 ถึง 500 กิโลเมตร

คลื่นวิทยุสามารถจำแนกออกได้ 8 ย่านความถี่ (Radio Frequency) และมีลักษณะการใช้งานที่แตกต่างกัน ตามตารางดังต่อไปนี้

Very low Frequency

Low Frequency

Medium Frequency

High Frequency

Very High Frequency

Ultra High Frequency

Super High Frequency

Extremely High Frequency

*หน่วย : KHz = กิโลเฮิรตซ์, MHz = เมกะเฮิรตซ์ และ GHz = กิกะเฮิรตซ์

การแผ่กระจายของคลื่นวิทยุสามารถจำแนกออกเป็น 3 ลักษณะ คือ

1. คลื่นตรง (Direct Wave) หมายถึง คลื่นที่เดินทางเป็นแนวเส้นตรงระหว่างสายอากาศของสถานีที่ส่งต่อไปยังสายอากาศของสถานีรับหรือที่เรียกว่า “การแผ่กระจายในแนวสายตา” (Line of Sight) ซึ่งการกระจายคลื่นในลักษณะนี้ ไม่สามารถรับส่งในระยะไกล เนื่องจากถูกบดบังโดยส่วนโค้งของพื้นผิวโลก

2. คลื่นฟ้า (Sky Wave) หมายถึง คลื่นที่เดินทางจากสายอากาศของสถานีขึ้นไปยังชั้นบรรยากาศของโลกจนถึงชั้นไอโอโนสเฟียร์ที่สะท้อนคลื่นกลับมายังสายอากาศสถานีรับบนภาคพื้นดิน

โดยคุณสมบัติการสะท้อนของคลื่นมักแปรเปลี่ยนไปตามปริมาณประจุที่เกิดขึ้นในชั้นบรรยากาศและอาจส่งผลกระทบต่อการรับช่วงสัญญาณ เมื่อเกิดปรากฏการณ์ทางธรรมชาติที่สามารถรบกวนการสะท้อนกลับของคลื่น เช่น การเกิดปรากฏการณ์ลมสุริยะ (Solar Wind) หรือฟ้าแลบฟ้าผ่า

อย่างไรก็ตาม คลื่นฟ้าสามารถแก้ปัญหาเรื่องการถูกบดบังจากความโค้งของพื้นผิวโลก จึงถูกนำมาใช้ในการกระจายเสียงข้ามประเทศที่สามารถส่งสัญญาณไปยังผู้รับในสถานที่ห่างไกล

3.คลื่นดิน (Ground Wave) หมายถึง คลื่นที่เดินทางไปตามแนวราบระดับพื้นดินจากสายอากาศของสถานีส่งตามความโค้งของพื้นผิวโลกไปยังสายอากาศของสถานีรับ ทำให้คลื่นดินสามารถเดินทางได้ไกล อีกทั้ง ยังไม่ได้รับผลกระทบจากการเปลี่ยนแปลงของสภาพอากาศอีกด้วย

ปัจจุบัน ในกลุ่มประชาชนทั่วไปมีการส่งสัญญาณวิทยุกระจายเสียงอยู่ 2 ระบบที่ใช้กันอย่างแพร่หลาย คือ

ระบบเอเอ็ม (Amplitude Modulation: A.M.) คือ การสื่อสารโดยใช้คลื่นเสียงร่วมไปกับคลื่นวิทยุหรือที่เรียกว่าคลื่นพาหะ โดยแอมพลิจูดของคลื่นพาหะจะเปลี่ยนแปลงไปตามสัญญาณคลื่นเสียง ซึ่งในระบบเอเอ็มส่วนใหญ่จะมีคลื่นความถี่อยู่ในช่วง 535 ถึง 1705 กิโลเฮิรตซ์ ซึ่งระบบเอเอ็มสามารถจำแนกออกเป็น 2 ส่วน คือ

• คลื่นวิทยุย่านความถี่ปานกลาง (Medium Frequency: MF) อยู่ในย่านความถี่ประมาณ 550 ถึง 1600 กิโลเฮิรตซ์หรือที่เรียกว่า “คลื่นยาว” สามารถกระจายเสียงโดยอาศัยทั้งคลื่นดินที่ส่งไปได้ไกลถึง 100 กิโลเมตรและคลื่นฟ้าที่รับสัญญาณได้ไกลกว่า 100 กิโลเมตร
• คลื่นวิทยุย่านความถี่สูง (High Frequency: HF) อยู่ในย่านความถี่ตั้งแต่ 3 ถึง 12 เมกะเฮิรตซ์หรือที่เรียกว่า “คลื่นสั้น” สามารถรับสัญญาณจากคลื่นดินในระยะ 15 กิโลเมตร เท่านั้น แต่สามารถรับสัญญาณจากคลื่นฟ้าได้ไกลนับพันกิโลเมตร

ระบบเอฟเอ็ม (Frequency Modulation: F.M.) คือ ระบบการสื่อสารที่มีการส่งสัญญาณเสียงไปกับคลื่นพาหะเช่นเดียวกัน แต่ในขณะที่ความถี่ของคลื่นพาหะเปลี่ยนแปลงตามสัญญาณเสียง แอมพลิจูดของคลื่นในระบบนี้จะไม่เกิดการเปลี่ยนแปลงตามไปด้วย

การส่งวิทยุระบบเอฟเอ็มมีความถี่สูงกว่าระบบเอเอ็มอยู่ที่ 88 ถึง 108 เมกะเฮิรตซ์และสามารถส่งได้เฉพาะคลื่นดินที่กระจายคลื่นสัญญาณในแนวระดับ ดังนั้น จึงทำให้การรับสัญญาณในระยะไกลเกินกว่า 80 กิโลเมตร จำเป็นต้องติดตั้งเสาอากาศรับสัญญาณเพิ่มเติม

คลื่นวิทยุถูกนำมาใช้ประโยชน์อย่างแพร่หลาย โดยเฉพาะในการติดต่อสื่อสารและโทรคมนาคมที่ได้กลายมาเป็นส่วนหนึ่งของชีวิตผู้คนในสังคมปัจจุบัน

อย่างไรก็ตาม ประชาชนส่วนน้อยจะตระหนักถึงภัยอันตรายจากคลื่นวิทยุที่มองไม่เห็นเหล่านี้ จากคุณสมบัติในการเคลื่อนที่ผ่านตัวกลาง รวมถึงการทะลุผ่านร่างกายของสิ่งมีชีวิต โดยเฉพาะคลื่นวิทยุความถี่สูง คลื่นเหล่านี้สามารถทะลุผ่านเข้าไปในร่างกายของมนุษย์ได้ลึกราว 1 ใน 10 ส่วนของความยาวคลื่นที่ตกกระทบ

ถึงแม้ในปัจจุบัน คลื่นวิทยุที่เราใช้ในการสื่อสารจะมีระดับความเข้มที่ไม่มากพอจะก่อภัยอันตรายใด ๆ แต่สำหรับบุคคลที่ทำงานใกล้ชิดหรือได้สัมผัสกับคลื่นวิทยุที่มีความเข้มสูงอย่างต่อเนื่องเป็นเวลานานต่างมีโอกาสได้รับอันตรายร้ายแรงจากคลื่นเหล่านี้