MW : Microwave Show
ไมโครเวฟ (Microwave) เป็นรูปแบบการสื่อสารโดยใช้คลื่นวิทยุความถี่สูง สามารถสื่อสารในระยะทางที่ไกล ๆ ผ่านชั้นบรรยากาศ และอวกาศได้ โดยจะทำการส่งสัญญาณจากสถานีส่งสัญญาณส่วนกลาง ไปยังเสารับสัญญาณในหลาย ๆ พื้นที่ สถานีส่วนกลางจะมีอุปกรณ์ที่เรียกว่า "จานรับ และจานส่งคลื่นไมโครเวฟ" มีลักษณะเป็นจานโค้งคล้ายพาราโบลา ซึ่งภายในจะบรรจุสายอากาศ ตัวรับสัญญาณ และอุปกรณ์เสริมอื่น ๆที่จำเป็นต่อการสื่อสาร ลักษณะการส่งคลื่นสัญญาณด้วยระบบไมโครเวฟ จะส่งคลื่นจากจานส่ง พุ่งตรงไปยังจานรับ โดยมีทิศทางในการส่งเป็นแนวระนาบที่เรียกว่า "เส้นสายตา" ที่เปรียบเทียบกับการมองของมนุษย์ ซึ่งจะมองเห็นเป้าหมายในลักษณะเส้นตรง ดังนั้นการติดตั้งจานรับสัญญาณจะต้องหันหน้าจานไปยังจานส่งสัญญาณเสมอ ไม่เช่นนั้นก็ไม่สามารถรับสัญญาณใด ๆ ได้ และต้องไม่มีสิ่งกีดขวางเส้นสายตานี้เด็ดขาด เนื่องจากจะทำให้การสื่อสารไม่ชัดเจนได้ โดยปกติแล้วคลื่นไมโครเวฟจะส่งสัญญาณไปได้ไกล 25 - 30 ไมล์ แต่ถ้าต้องการส่งไปไกลกว่านั้น จะต้องตั้งจานทวนสัญญาณที่รับเข้ามา และส่งต่อไปยังจานรับต่อไป และถ้าติดแนวภูเขาหรืออาคารสูง ก็จะต้องตั้งจานทวนสัญญาณอีกเช่นกัน โดยการติดตั้งจานรับสัญญาณจะตั้งอยู่บนที่สูง ๆ เพื่อไม่ให้มีสิ่งใดมากีดขวางการส่งข้อมูล เช่นบนยอดตึก หรือบนภูเขา ข้อดี
ข้อเสีย 1. ต้องไม่มีสิ่งใดมากีดขวางเส้นสายตาของทั้งเครื่องรับและเครื่องส่ง 2. สัญญาณถูกรบกวนหรือแทรกแซงได้ง่าย 3. ถูกดักจับสัญญาณได้ง่าย 4. คลื่นไมโครเวฟไม่สามารถผ่านสิ่งกีดขวางได้และแม้ว่าจะปรับทิศทางการส่งได้อย่างเที่ยงตรงที่จานส่งสัญญาณแล้วก็ตามสัญญาณไมโครเวฟอาจเกิดการหักเหในระหว่างทางสัญญาณบางส่วนที่เกิดการหักเหอาจเดินทางมาถึงจานรับสัญญาณช้ากว่าปกติและอาจเกิดการลบล้างกับสัญญาณปกติทำให้สัญญาณในช้วงนั้นถูกลบล้างไปลักษณะเช่นนี้เรียกว่า "multipath fading"ซึ่งมีสภาพภูมิอากาศและความถี่ของสัญญาณเป็นองค์ประกอบหลัก ระบบไมโครเวฟ การประยุกต์ใช้ความถี่ไมโครเวฟในปัจจุบันมีอยู่อย่างแพร่หลายมากเนื่องจากเป็นช่วงความถี่ที่สูงทำให้มีแถบช่องสัญญาณให้ใช้อย่างมาก เหตุที่ถูกเรียกว่าไมโครเวฟเพราะว่าความยาวคลื่นของความถี่ดังกล่าวอยู่ในช่วง 1 มิลลิเมตรถึง1เมตรในขณะที่ความถี่ของคลื่นในย่านดังกล่าวอยู่ในช่วง 0.3 ถึง 300 กิกะเฮิรตซ์ (GHz : 109 ) นั่นคืออยู่ในแถบของความถี่อุลตร้าไฮความถี่ซูเปอร์ไฮและความถี่เอ็กซ์ต้าซูเปอร์ไฮและได้มีการกำหนดตัวอักษรซึ่งเป็นตัวบอกให้ทราบถึงส่วนหนึ่งของความถี่ในย่านไมโครเวฟ เช่น สำหรับความถี่ตั้งแต่ 1 ถึง 40 กิกะเฮิรตซ์ จะถูกแบ่งออกเป็นชื่อดังนี้ พี (P), เอส (S), ซี (C), เอ็กซ์ (X), เคยู (Ku), เค (K) และเคเอ(Ka) การส่งคลื่นไมโครเวฟ (Terrestrial Microwave) เป็นการส่งคลื่นสัญญาณไมโครเวฟผ่านชั้นบรรยากาศในลักษณะเป็นเส้นตรง (Line of Sight Transmission) หรือส่งคลื่นสัญญาณวิทยุความเร็วสูงระหว่างภาคพื้นบนโลก ต้องไม่มีสิ่งกีดขวาง เช่น ตึก หรือภูเขา สามารถส่งสัญญาณได้ไกลระหว่างสถานีประมาณ30 ไมล์ ส่วนใหญ่สถานีไมโครเวฟจะตั้งอยู่บนภูเขาสูงหรืออาคารสูง การส่งคลื่นสัญญาณไมโครเวฟที่สามารถพบได้ในปัจจุบันได้แก่ ระบบกระจายเสียงวิทยุคลื่นไมโครเวฟมีความถี่ตั้งแต่ 30 MHz ถึง 30 GHz ส่วนความนิยมในการใช้งานด้านการสื่อสารคอมพิวเตอร์ยังมีอยู่ในระดับกลาง โดยเฉพาะระบบการเชื่อมต่อในเมืองหลวงหรือเมืองใหญ่ (Metropolitan Area Network : MAN) สำหรับการใช้งานคลื่นไมโครเวฟนั้นจะสามารถแบ่งได้ดังต่อไปนี้ 3. เครื่องมือในอุตสาหกรรม เช่น การนำความร้อนด้วยคลื่นไมโครเวฟ การเชื่อมและติดวัตถุหรือในรูปของเครื่องใช้ในครัวเรือนเช่น เตาอบและทำอาหารอย่างเร็วที่ใช้คลื่นไมโครเวฟที่ความถี่ 2.45 กิกะเฮิรตซ์
วิธีที่นิยมใช้กันมากนะครับก็คือการสื่อสารในระดับสายตาครับ ใช้ในการสื่อสารข้อมูลข่าวสารในปริมาณมากๆ เส้นทางในการสื่อสารนี้จะประมาณ 50-80 กิโลเมตรสัญญาณในระยะทุกๆ 50-80 กม. ครับ ซึ่งสถานีทวนสัญญาณจะทำการถ่ายทอดสัญญาณจากสถานีต้นทางทำการรับสัญญาณมาและทำการขยายสัญญาณ ให้แรงขึ้นแล้วก็ทำการส่งสัญญาณต่อไปจนถึงปลายทาง 1. สถานีทวนสัญญาณข่าวสารข้อมูล จะทำการเปลี่ยนแปลงความถี่ที่รับเข้ามาให้เหลือเพียงความถี่ ข่าวสารข้อมูลก่อนครับ แล้วก็ทำการขยายสัญญาณให้แรงขึ้นอีกทีครับจากนั้นก็นำไปผสมกับความถี่ไมโครเวฟความถี่ใหม่ครับ แล้วทำการส่งออกไปยังไงล่ะครับ 2. สถานีทวนสัญญาณความถี่ IF
สถานีทวนสัญญาณรูปแบบนี้นะครับจะทำการเปลี่ยนความถี่ที่รับเข้ามาให้เป็นความถี่ IF ก่อนครับแล้วจึงทำการขยายสัญญาณให้แรงขึ้นอีกทีจากนั้นก็ค่อยทำการผสมกับคลื่นไมโครเวฟ ความถี่ใหม่ครับ แล้วจึงทำการส่งออกไปครับ 3. สถานีทวนสัญญาณความถี่ RF สถานีทวนสัญญาณรูปแบบนี้นะครับ จะทำการเปลี่ยนความถี่ RF เดิมไปเป็นความถี่ RF ใหม่ โดยตรงก่อนครับแล้วค่อยทำการส่งออกไปครับ ท่อนำคลื่น (Waveguides) ท่อนำคลื่นไมโครเวฟมีลักษณะเฉพาะคือเป็นโลหะตัวนำกลางสามารถถ่ายทอดพลังงานไมโครเวฟได้เป็นอย่างดีใช้สำหรับเป็นสายส่งสัญญาณระหว่างอุปกรณ์ไมโครเวฟ หรือเพื่อต่อเชื่อมไปยังสายอากาศของไมโครเวฟเอง โดยมากมักสร้างจากทองแดงหรืออะลูมิเนียมและทำการต่อเชื่อมกันเป็นท่อทรงกลมหรือทรงสี่เหลี่ยมก็ได้
นอกจากนั้นภายในอาจมีการฉาบด้วยเงินเพื่อลดความต้านทานให้เหลือน้อยที่สุดเหตุที่สายส่งสัญญาณไมโครเวฟเช่นสายโคแอกเชียลและสายตัวนำคู่ไม่สามารถนำมาใช้ได้นั้น เนื่องจากมีการสูญเสียพลังงานซึ่งเกิดจากปรากฎการณ์สกินเอฟเฟกต์ในตัวนำ สกินเอฟเฟกต์ (Skin Effect) เป็นสาเหตุทำให้มีกระแสไหลอยู่เฉพาะที่ผิวหรือใกล้ผิวตัวนำซึ่งนำกระแสอยู่เดิมเป็นผลให้มีความต้านทานสูงและเกิดการสูญเสียพลังงานมากการส่งคลื่นเข้าไปในท่อนำคลื่นอาจทำได้โดยใช้สายอุปกรณ์ที่มีลักษณะคล้ายสายอากาศที่เรียกว่าโพรบ
ตัวอุปกรณ์ดังกล่าวจะมีความยาวเท่ากับหนึ่งในสี่ของคลื่นที่จะส่งเข้าไป และต่อเข้าที่ปลายปิดของท่อนำคลื่นโดยอยู่ห่างจากผนังด้านหลังเป็นระยะหนึ่งในสี่ของคลื่นเพื่อให้คลื่นสะท้อนจากด้านปิดไปข้างหน้าได้ ตำแหน่งของโพรบอาจอยู่ในแนวตั้งหรือแนวนอนก็ได้นอกจากนี้การส่งคลื่นเข้าไปอาจทำได้โดยตัวนำต่อเป็นลูปก็ได้เช่นกันสนามแม่เหล็กและสนามไฟฟ้าจะสะท้อนกลับไปกลับมาอยู่ภายในท่อนำคลื่นตลอดการเดินทางของคลื่นไมโครเวฟในท่อนำดังกล่าวท่อนำคลื่นส่วนมากจะอยู่ในรูปทรงสี่เหลี่ยม ขนาดของท่อนำคลื่นจะขึ้นอยู่กับความถี่ที่ใช้
ความกว้างของท่อนำจะมีความยาวเท่ากับความยาวครึ่งคลื่นของความถี่ต่ำที่สุดที่จะใช้งาน ส่วนความสูงของท่อนำจะมีความยาวเท่ากับครึ่งหนึ่งของความยาวด้านกว้าง และความถี่ต่ำสุดที่สามารถใช้งานได้นั้นถูกเรียกว่าความถี่คัตออฟ เห็นได้ว่าท่อนำคลื่นเปรียบเสมือนตัวกรองความถี่สูง สมการหาความถี่คัตออฟจะเป็นดังนี้fc = 300 ส่วน 2.wเมื่อ W คือความกว้างของท่อนำคลื่น รูปแบบดังกล่าวได้ถูกแบ่งออกเป็นสองชนิดใหญ่ดังต่อไปนี้ 1. ทีอีโหมด หรือทรานสเวิร์สอิเล็กทริก (TE : Transverse Electric) สนามไฟฟ้าจะมีอยู่เฉพาะในแนวขวางของท่อนำคลื่นตั้งฉากกับผนังตัวนำเท่านั้น จะไม่มีสนามไฟฟ้าอยู่ตามแนวยาวหรือทิศการแพร่ของท่อนำคลื่นเลย พลังงานจะเคลื่อนที่โดยสนามแม่เหล็กในกรณีนี้ กำลังขยายของสายอากาศ (Antenna Gain) สายอากาศในความเป็นจริงแล้วมิได้สามารถขยายสัญญาณได้จริงแต่เป็นเรื่องของความสามารถในการส่งสัญญาณคลื่นไปในทิศทางที่กำหนดได้แทนที่จะเป็นทุกทิศทาง ทิศทางในการส่งหรือรับคลื่นจะถูกเรียกว่า ไดเร็กชั่นนอลลิตี้ (Directionality) โดยปกติสายอากาศที่ส่งสัญญาณออกไปในทุกทิศทางเท่ากันจะถูกเรียกว่าออมนิไดเร็กชั่นนอล (Omnidirectional) หรือ ไอโซทรอปิก (Isotropic) ตามทฤษฎีสายอากาศแบบไอโซทรอปิกจะมีกำลังขยายเป็น 1
หรือ 0 dBกำลังขยายของสายอากาศพาราโบลิกขึ้นอยู่กับพื้นที่วงกลมรอบนอกของจานพาราโบลาร์ และส่วนใหญ่ถูกออกแบบให้มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางไม่น้อยกว่าสิบเท่าของความยาวคลื่นความถี่ต่ำสุดที่ใช้งาน สำหรับกำลังขยายนั้นสามารถหาได้จากสมการดังนี้ B = ความกว้างของลำคลื่นเป็นองศา วัดที่จุดที่มีกำลังส่งครึ่งหนึ่งหรือระดับต่ำลงมา 3 dB โพลาไรเซชั่น (Polarization) การจัดวางสายอากาศรูปฮอร์นแบบสี่เหลี่ยมไม่ว่าชนิดใดจะสามารถแบ่งได้เป็นสองชนิดตามปลายเปิดรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้า
หากรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้าดังกล่าวอยู่ในแนวตั้งและสนามไฟฟ้าอยู่ในแนวนอนสายอากาศจะถูกเรียกว่าฮอริซอนตอลลี่โพลาไรเซฃั่น (Horizontally pllarization) หากรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้าอยู่ในแนวนอนและสนามไฟฟ้าอยู่ในแนวตั้ง สายอากาศจะถูกเรียกว่าเวอติคอลลี่โพลาไรเซชั่น (Vertically polarization) โดยทั่วไปหากสายอากาศอยู่ในโพลาไรเซชั่นแบบใดแบบหนึ่งจะมีสัญญาณที่เป็นในรูปโพลาไรเซชั่นอีกชนิดหนึ่งออกมาด้วย แต่มีกำลังต่ำกว่าสัญญาณแบบแรกประมาณ 30 ถึง
40 dB จะเรียกปรากฎการณ์ดังกล่าวว่าครอสโพลาไรเซชั่นดิสครีมิเนชั่น (XPD : Cross polariztion) ในขณะเดียวกันก็สามารถใช้ประโยชน์จากโพลาไรเซชั่นที่ต่างกันได้ เช่น สายอากาศเดียวกันมีช่องสัญญาณอยู่สองช่องที่ใช้ความถี่เดียวกันแต่ให้สัญญาณมีโพลาไรเซชั่นที่ต่างกันเรียกว่าเป็นการใช้ความถี่ซ้ำ (Frequency Reused) หรือฟรีเควนซี่ไดเวอร์ซิตี้ (Frequency Diversity)NFdB = 10 lob10 นอยส์เทมเพอเรเชอร์จะขึ้นอยู่กับปัจจัยต่าง ๆ ดังต่อไปนี้ วิธีการลดสัญญาณรบกวนในสายอากาศอาจทำได้โดยพยายามลดผลตอบสนอง ชนิดของเสาติดตั้งที่เป็นที่นิยมมีอยู่สองชนิดดังนี้ ตารางแสดงความสูงและขนาดฐานของเสาชนิดเซลฟ์ซับพอร์ต 2.
เสาชนิดกาย (Guyed Mast) เป็นเสาที่มีราคาของตัวเสาเหมาะสมกับความสูงที่มากขึ้น เป็นเสาที่มีขนาดภาคตัดขวางของเสาเท่ากันตลอดความสูงแต่ต้องการสายรั้งนำให้เสาตั้งขึ้น ความแข็งแรงของเสาจะขึ้นอยู่กับสายที่รั้งอยู่ ความตึงที่เหมาสมของสายเคเบิลเป็นสิ่งที่สำคัญและที่พื้นจะต้องมีสมอปักที่มั่นคงสำหรับยึดสายเคเบิลซึ่งเรียกว่า กายไวร์ (Gry wires) ข้อด้อยของเสาชนิดนี้คือพื้นที่ฐานจะต้องการมากกว่าเสาในแบบแรก
และพื้นที่ฐานจะยิ่งมากขึ้นตามความสูงของเสาด้วย ดังนั้นจึงเหมาสำหรับในพื้นที่ชนบทที่ราคาที่ดินไม่แพงนักระยะจากตัวเสากายไปยังสมอบกที่ติดเคเบิลกายไวร์จะมีระยะประมาณเท่ากับ 80เปอร์เซ็นต์ของความสูงของเสาแสดงตารางการใช้พื้นที่ในสองรูปแบบของเสานอกจากการพิจารณาพื้นที่ที่ใช้งานและความสูงของเสา ชนิดของดินที่อยู่ในบริเวณติดตั้งก็ต้องมีความเหมาะสมด้วยไม่แข็งจนเกินไปหรืออ่อนจนเกินไปจนไม่สามารถติดตั้งเสาได้การเสริมฐานรากอาจทำได้ด้วยการปูพื้นคอนกรีตเป็นฐานรองเสาก็ได้
นอกจากนั้นความแรงของลมก็มีส่วนที่จะต้องนำมาคิดในการติดตั้งเสาอากาศ เพราะการเคลื่อนไปเพียงเล็กน้อยของเสาก็จะมีผลต่อสายอากาศที่ติดตั้งอยู่ การหักเห (Refraction) ผลของการหักเหของคลื่นไมโครเวฟในอากาศจะทำให้ลำคลื่นของไมโครเวฟเบี่ยงเบียนออกไปจากเส้นทางเดิม ปรากฎการณ์ดังกล่าวอาจมีผลเป็นระยะยาวนานทำให้เกิดความเสียหายกับสายส่งสัญญาณได้มากพอสมควร การหักเหของลำคลื่นเกิดจากคุณสมบัติของบรรยากาศ ได้แก่ อุณหภูมิ ความหนาแน่นบรรยากาศ และความชื้นในบรรยากาศ เมื่อความสูงของผิวโลกเพิ่มขึ้นการเปลี่ยนแปลงของความหนาแน่นของบรรยากาศมีผลกับความเร็วของคลื่นไมโครเวฟที่เดินทางในบรรยากาศดังนี้ k = รัศมีที่เกิดขึ้นของโลกมักจะถูกเข้าใจผิดว่าเป็นรัศมีของลำคลื่นไมโครเวฟที่สภาวะอากาศหนึ่งๆจะเป็นรัศมีของโลกจำลองซึ่งยอมให้ลำคลื่นไมโครเวฟสามารถเขียนเป็นเส้นตรงได้
สำหรับการคำนวณที่แน่นอนของรัศมีที่เกิดขึ้นของโลกคือ ค่าโดยปกติมาตรฐานของ k คือ 4/3
การเปลี่ยนแปลงของสภาพบรรยากาศของแต่ละวันและแต่ละชั่วโมงขึ้นอยู่กับสภาพภูมิประเทศด้วย สำหรับในช่วงเวลายาวการเปลี่ยนแปลงฤดูก็จะมีผลต่อสายส่งสัญญาณเช่นกัน ค่าของ k จะมากกว่า 4/3 ในพื้นที่ที่มีอุณหภูมิอบอุ่น และน้อยกว่า 4/3 ในพื้นที่มีอุณหภูมิเย็น บางครั้งจะอยู่ในช่วง 1.1 ถึง 1.6 ขึ้นอยู่กับความสูงและฤดูกาล h = เป็นระยะทางในแนวตั้ง (หน่วยเป็นเมตร) ระหว่างพื้นโลกที่เรียบ (K = อนันต์)
กับแนวรัศมีโลกที่เกิดขึ้นที่จุดใด ดักตึ้ง (Ducting) การหักเหในบรรยากาศสามารถทำให้ลำคลื่นไมโครเวฟถูกกักอยู่ในท่อนำคลื่นที่เป็นชั้นบรรยากาศซึ่งถูกเรียกว่าดักต์ (Duct) หรือท่อน้ำ มีผลทำให้ไม่สามารถส่งสัญญาณไปยังปลายทางได้ การเกิดดักติ้งมักเป็นระยะความสูงไม่มากในชั้นบรรยากาศที่มีความหนาแน่นสูง โดยส่วนมากมักเกิดบ่อยครั้งในบริเวณที่คลื่นมีการข้ามผืนน้ำหรือในที่ซึ่งมีอุณหภูมิและความชื้นต่างกันมากแสดงตัวอย่างของท่อนำคลื่นซึเป็นชั้นของบรรยากาศโดยลำคลื่นไมโครเวฟจะติดอยู่ในนั้น เมื่อลำคลื่นผ่านเข้าไปในดักต์(Duct)และเดินทางผ่านชั้นความหนาแน่นของบรรยากาศที่แตกต่างกันจะเกิดการสะท้อนของคลื่นขึ้นภายในชั้นบรรยากาศทำให้ไม่สามารถรับสัญญาณที่สายอากาศด้านรับได้ ผลของภูมิประเทศต่อไมโครเวฟ พิจารณาทุกอย่างรวมทั้งสิ่งที่อยู่ใกล้กับแนวของคลื่นด้วย การกระเจิงของคลื่น (Diffraction) เฟดดึ้ง (Fading) การเฟดของสัญญาณ หมายถึง การที่สัญญาณถูกลดทอนลงไปทำให้มีความแรงสัญญาณอ่อนลงเฟดดิ้งถูกแบ่งออกเป็นสองชนิดด้วยกันคือแฟลดเฟดดิ้ง(ไม่ขึ้นอยู่กับความถี่) และฟรีเควนซี่ซีเล็กเฟดดิ้งเฟดดิ้งทั้งสองอย่างไม่สามารถจะทำนายได้แน่นอนเพราะเกิดขึ้นจากเงื่อนไขของบรรยากาศขณะนั้นจากสภาพอากาศและภูมิประเทศบางแบบก็ทำให้เกิดการเฟดดิ้งมากกว่าธรรมดา
นั่นคือสภาพการทำงานของระบบไมโครเวฟก็จะมีช่วงที่ทำงานได้ไม่ดีขึ้นอยู่กับฤดูเช่นกัน แดตโมสเฟียริกมัลติพาธเฟดดิ้ง (Atmosspheric multipath fading) ไดเวอร์ซิตี้ (Diversity)
ข้อเสียของฟรีเควนซี่ไดเวอร์ซิตี้คือ จะต้องใช้แถบความถี่มากกว่าจึงไม่เหมาะที่จะใช้ในพื้นที่ในเมืองใหญ่ จำนวนช่องสัญญาณจะมีจำกัด การเพิ่มประสิทธิภาพของฟรีเควนซี่ไดเวอร์ซิตี้ถือว่าน้อยเมื่อเทียบกับแบสเปซไดเวอร์ซิตี้ จากการคำนวณพบว่าเพิ่มขึ้นเพียง 10 เท่าเท่านั้น เมื่อเทียบกับระบบที่ไม่มีไดเวอร์ซิตี้ --------------- เรื่องสัญญาณไมโครเวฟ ไมโครเวฟ (microwave) เป็นคลื่นความถี่วิทยุชนิดหนึ่งที่มีความถี่อยู่ระหว่าง 1GHz - 300GHz ส่วนในการใช้งานนั้นส่วนมากนิยมใช้ความถี่ระหว่าง 1GHz - 60GHz เพราะเป็นย่านความถี่ที่สามารถผลิตขึ้นได้ด้วยอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ การ ค้นพบในปี ค.ศ.1940 ของสองนักประดิษฐ์ชาวอังกฤษ คือ จอห์น แรนดอลล์และ เอช เอ บู๊ตได้ประดิษฐ์อุปกรณ์ที่เรียกกันว่า "แม็กนีตรอน" ใช้ผลิตพลังงานไมโครเวฟ ซึ่งเป็นการแผ่รังสีคลื่นสั้นรูปแบบหนึ่ง โดยจุดประสงค์ครั้งแรกคือ ใช้ในการปรับปรุงระบบเรดาร์ที่ใช้ในสงครามโลกครั้งที่ 2เปอร์ซี่ เลอ บารอน สเปนเซอร์ เป็นนักฟิสิกส์ที่ทำงานให้กับ บริษัท เรทีออน ผู้ผลิตอุปกรณ์เรดาร์ เขาพบว่า เมื่อเขาใช้เครื่องแม็กนีตรอน รังสีที่ได้ให้ความร้อนออกมาด้วย เขาจึงหาวิธีที่จะนำเอาความร้อนนี้มาใช้ ในไม่ช้าเขาก็ใช้แม็กนีตรอนละลายช็อกโกเล็ตและทำข้าวโพดคั่วของเขาไมโครเวฟ ทำให้โมเลกุลของอาหารเกิดการสั่นสะเทือน ดังนั้นอาหารจึงร้อนขึ้นและขบวนการนี้เกิดขึ้นเร็วมาก คลื่นนี้ไม่ทำให้สิ่งที่ทำจากกระดาษ กระเบื้องเคลือบ หรือแก้วร้อนขึ้น การใช้ไมโครเวฟในการปรุงอาหารนอกจากจะสะดวก ใช้เวลาสั้นลงแล้วยังประหยัดพลังงานอีกด้วยใน ค.ศ.1945 เริ่มมีการผลิตเตาไมโครเวฟออกจำหน่ายแต่ยังมีขนาดใหญ่ไม่เหมาะกับการใชใน ครัวทั่วไป ต้องใช้เวลาอีกนานกว่าจะสามารถพัฒนาให้มีขนาดเล็กและราคาถูกลงจึงเริ่มเป็น ที่นิยมใช้ตามบ้าน เนื่องจากความถี่ไมโครเวฟสามารถนำไปใช้งานได้กว้างขวาง แต่ในบทความต่อไปนี้จะกล่าวถึงการนำไปใช้กับวิทยุสื่อสาร ช่วง ความถี่คลื่นไมโครเวฟในงานวิทยุคลื่นความถี่ไมโครเวฟสามารถแบ่งเป็นช่วงย่อยๆ ตามการกำหนดของ Radio Society of Great Britain (RSGB) ดังตารางต่อไปนี้:
ลักษณะ ของคลื่นวิทยุไมโครเวฟเช่นเดียวกับลักษณะทั่วไปของคลื่น คลื่นวิทยุไมโครเวฟจะมีลักษณะดังต่อไปนี้
การ ใช้งานวิทยุไมโครเวฟในการใช้งานคลื่นไมโครเวฟนั้นก็จะแบ่งการใช้งานได้ดังนี้
ข้อ ดีในการใช้วิทยุไมโครเวฟในการสื่อสาร
การ สื่อสารไมโครเวฟ การสื่อสารไมโครเวฟ วิธีที่นิยมใช้กันมากก็คือการสื่อสารในระดับสายตา ใช้ในการสื่อสารข้อมูลข่าวสารในปริมาณมากๆ เส้นทางในการสื่อสารนี้จะประมาณ 50-80 กิโลเมตร และไม่มีสิ่งกีดขวาง แต่ถ้าต้องการสื่อสารในระยะไกลกว่านี้ จะต้องมีสถานีทวนสัญญาณเพื่อ ให้รับสัญญาณและทำการขยายแล้วส่งสัญญาณต่อไป จนถึงปลายทางได้ สถานี ทวนสัญญาณไมโครเวฟสถานีทวนสัญญาณไมโครเวฟ ใช้ในการสื่อสารไมโครเวฟในระดับสายตา เนื่องจากการสื่อสารในรูปแบบนี้มีผลต่อส่วนโค้งของโลก ดังนั้นในการสื่อสารไมโครเวฟนี้จะต้องมีสถานีทวนสัญญาณในระยะทุกๆ 50-80 กม. ซึ่งสถานีทวนสัญญาณจะทำการถ่ายทอด สัญญาณจากสถานีต้นทางทำการรับสัญญาณมาและทำการขยายสัญญาณ ให้แรงขึ้นแล้วก็ทำการส่งสัญญาณต่อไปจนถึงปลายทาง
เวฟ ไกด์เวฟไกด์ หรือว่าท่อนำคลื่น นี้ เป็นสายส่งสัญญาณชนิดหนึ่ง-ที่ใช้ใน การส่งคลื่นไมโครเวฟ โดยทั่วไปจะมีลักษณะเป็นท่อกลม หรือท่อเหลี่ยม แล้วแต่จะทำมาและก็จะ ทำมาจากทองแดงหรืออะลูมิเนียม ด้านในฉาบด้วยเงินเพื่อให้เป็นตัวนำที่ดี สาเหตุที่สายนำสัญญาณต้องทำเป็นท่อนี้ก็เพราะว่า คลื่นไมโครเวฟมีความถี่สูงมากจะเดินทางได้ดีที่บริเวณผิวของตัวนำถ้าหากใช้สายนำสัญญาณ ทั่วไปจะทำให้เกิดการสูญเสียงพลังงานไปได้ จึงต้องทำเป็นท่อเพื่อป้องกันการสูญเสียพลังงานจากผิวของสายสัญญาณ ความถี่ต่ำสุดที่สามารถใช้งานได้กับเวฟไกด์เรียกว่า ความถี่คัตออฟ ซึ่งถ้าความถี่สูงกว่าความถี่ คัตออฟ จะสามารถเดินทางไปบนเวฟไกด์ได้ ส่วนความถี่ที่ต่ำกว่านี้จะไม่สามารถเดินทางบนเวฟไกด์ได้ ในการเดินทางของคลื่นไมโครเวฟในเวฟไกด์นั้น จะเดินทางโดยการสะท้อนผนังท่อ และเดินทางไปตามความยาวของท่อนำคลื่น และความถี่ที่สูงก็สามารถเดินทางได้ไกลกว่าความถี่ที่ต่ำ รูปแบบในการเกิดคลื่นในเวฟไกด์ ก็จะมีอยู่ 2 รูปแบบด้วยกัน คือ
สาย อากาศแบบฮอร์นสายอากาศแบบฮอร์นนี้ เป็นสายอากาศที่นิยมใช้กันมากที่สุดเพราะมีกำลังการขยายสูงประกอบด้วยท่อนำ คลื่นตอนปลายเปิดกว้างออกมากกว่าปกติ การที่จะทำให้อัตราการขยายสูงนั้น ทำโดยการเพิ่มจานสะท้อนคลื่นแบบพาลาโบลา เข้าไปด้วย ในการใช้สายอากาศแบบฮอร์นนี้ต้องใช้ร่วมกับจานสะท้อนคลื่นแบบพาลาโบลา ที่เรียกว่า ตัวสะท้อนคลื่นพาลาโบลิก และตำแหน่งของฮอร์น ต้องวางในตำแหน่งโฟกัสของตัวสะท้อนคลื่น เพราะเป็นตำแหน่งรวมคลื่นทั้งหมด ลักษณะการส่งสัญญาณคลื่นไมโครเวฟลักษณะการส่งคลื่นสัญญาณด้วยระบบไมโครเวฟ จะส่งคลื่นจากจานส่ง พุ่งตรงไปยังจานรับ โดยมีทิศทางในการส่งเป็นแนวระนาบที่เรียกว่า "เส้นสายตา" ที่เปรียบเทียบกับการมองของมนุษย์ ซึ่งจะมองเห็นเป้าหมายในลักษณะเส้นตรง ดังนั้นการติดตั้งจานรับสัญญาณจะต้องหันหน้าจานไปยังจานส่งสัญญาณเสมอ ไม่เช่นนั้นก็ไม่สามารถรับสัญญาณใด ๆ ได้ และต้องไม่มีสิ่งกีดขวางเส้นสายตานี้เด็ดขาด เนื่องจากจะทำให้การสื่อสารไม่ชัดเจนได้ โดยปกติแล้วคลื่นไมโครเวฟจะส่งสัญญาณไปได้ไกล 25 - 30 ไมล์ แต่ถ้าต้องการส่งไปไกลกว่านั้น จะต้องตั้งจานทวนสัญญาณที่รับเข้ามา และส่งต่อไปยังจานรับต่อไป และถ้าติดแนวภูเขาหรืออาคารสูง ก็จะต้องตั้งจานทวนสัญญาณอีกเช่นกัน โดยการติดตั้งจานรับสัญญาณจะตั้งอยู่บนที่สูง ๆ เพื่อไม่ให้มีสิ่งใดมากีดขวางการส่งข้อมูล เช่นบนยอดตึก หรือบนภูเขา ความเร็วในกา รส่งข้อมูล 200-300 Mbps ทั้งนี้ทั้งนั้นขึ้นอยู่กับความสูงของเสาสัญญาณด้วย ก่อนที่ความเข้มของสัญญาณจะสูญหายไป เพื่อให้ส่งสัญญาณไปได้ระยะไกลๆ จึงจำเป็นต้องขยายสัญญาณทุกๆ 30- 50 กิโลเมตร ส่วนประกอบของระบบการสื่อสารผ่านไมโครเวฟระบบการสื่อสารผ่านคลื่นไมโครเวฟจะมี 2 ส่วนหลัก คือ ส่วนประมวลผล และ ส่วนทำหน้าที่ส่งสัญญาณ • ส่วนประมวลผล จะทำหน้าที่คำนวณในเรื่องการสื่อสารโดยจะสร้างและแปลสัญญาณสื่อสาร • ส่วนส่งสัญญาณ จะทำหน้าที่ส่งและรับสัญญาณ อยู่บนอาคาร เช่น จารส่งสัญญาณ โดยไมโครเวฟจะใช้จานขนาดเส้นผ่าศูนย์กลาง 2 ฟุต ไมโครเวฟนั้นจะส่งผ่านสัญญาณข้อมูลด้วยคลื่นวิทยุ ( Radio-Frequency : RF ) ซึ่งส่งผ่านระหว่างสองสถานีต้นทางและปลายทาง (แต่ละสถานีจะต้องมีทั้งส่วนประมวลผลและส่วนรับ/ส่งสัญญาณ) หลักการทำงานระบบไมโครเวฟมีหลักการทำงานคล้ายกับระบบสื่อสารทั่วไป โดยจะรับข้อมูลจากอุปกรณ์อื่น แล้วส่วนประมวลผลจะทำการแปลงข้อมูลนั้นเป็น สัญญาณคลื่นวิทยุ และส่งไปที่ตัวรับ ระบบไมโครเวฟทั่วไปจะถูกกำหนดให้ใช้ความถี่คงที่ (โดยปกติจะใช้ความถี่ประมาณ 300MHz-100GHz ) ขึ้นอยู่กับคณะกรรมการกลางกำกับดูแลกิจการสื่อสาร ( FC : the Federal Communication Commission ) ซึ่งก็เหมือนกับสถานีวิทยุ ที่ต้องขออนุญาตในการใช้คลื่นความถี่นั้นๆ ก่อน เพื่อจะได้ไม่ไปรบกวนสัญญาณอื่นๆ เช่น การสื่อสารกับเครื่องบิน และระบบไมโครเวฟอื่น เป็นต้น ในบรรดาคลื่นความถี่วิทยุที่ใช้กัน เริ่มจาก 300 กิโลเฮิร์ทซ์ขึ้นไป ถ้าจาก 30 เมกะเฮิร์ทซ์ ถึง 300 เมกะเฮิร์ทซ์ ก็เรียกว่า วีเฮชเอฟ ( VHF) จาก 300 เมกะเฮิร์ทซ์ ถึง 30 จิกะเฮิร์ทซ์ ก็เรียกว่า ยูเฮชเอฟ ( UHF) • ระบบ VHF (Very High Frequency) ระบบ VHF เป็นระบบคลื่นความถี่ที่ใช้ในกิจการวิทยุกระจายเสียง แพร่ภาพโทรทัศน์ การสื่อสารระยะใกล้ ด้วยความถี่ 30 - 300 MHz นับเป็นระบบแรกที่นำมาใช้ในประเทศไทย โดยสถานีโทรทัศน์ช่อง 4 บางขุนพรหม สัญญาณที่ส่งเป็นสัญญาณ Analog ส่งสัญญาณจากสถานีภาคพื้นดิน ( Terestrial Station) ไปได้ไกลหลายร้อยกิโลเมตร รับสัญญาณด้วยเสาอากาศทั่วๆ ไป จัดเป็นระบบเปิดสาธารณะ หรือเรียกว่า ฟรีทีวี ( Free TV) เช่น ช่อง 3, 5, 7, 9 และ 11 • ระบบ UHF (Ultra High Frequency) ระบบ UHF เป็นระบบที่พบได้กับช่อง ITV รวมทั้งการสื่อสารการบิน การสื่อสารระยะใกล้อื่นๆ ด้วยสัญญาณ Analog ในย่านความถี่ 300 MHz ถึง 3 GHz เนื่องจากสัญญาณมีย่านความถี่สูงมาก ทำให้ไม่สามารถส่งสัญญาณได้ไกล จึงต้องมีสถานีเครือข่าย การรับสัญญาณสามารถใช้เสาอากาศทั่วไปได้เช่นกัน ขอบเขตการใช้งานระบบไมโครเวฟสามารถใช้ได้ในระยะต่างๆ ขึ้นอยู่กับกำลังส่ง และความถี่ของสัญญาณ และสภาพแวดล้อมด้วย เช่น สภาพอากาศ ฝน หิมะ หรือแม้กระทั้งหมอก สามารถทำให้ประสิทธิของการสื่อสารที่ส่งถูกลดทอนไปได้ ระยะทำการปกติของไมโครเวฟจะมีประสิทธิภาพมากที่สุดประมาณ 15- 20 ไมล์ (ประมาณ 30 กิโลเมตร ) สำหรับไมโครเวฟที่ไกลกว่านี้จะต้องใช้สถานีไมโครเวฟระดับกลาง ( Towers ) ซึ่งสถานีรับจะต้องไม่มีอะไรขวางระหว่างทางเพื่อให้การสื่อสารไม่ผิดเพี้ยน หรือถูกลดทอนลงไป ระบบไมโครเวฟปกติจะถูกติดตั้งที่ยอดหรือด้านข้างอาคารให้อยู่เหนือต้นไม้ หรือสิ่งก่อสร้างต่างๆ เพื่อจะได้ใช้ประโยชน์ของไมโครเวฟได้อย่างเต็มที่ ซึ่งจะแสดงให้เห็นถึงปัญหาในการการออกแบบว่า ไมโครเวฟโดยมากจะต้องการการติดตั้งที่มากกว่าระบบทั่วไป ชนิดของไมโครเวฟไมโครเวฟชนิดตั้งบนพื้นดิน (Terrestrial Microwave)ภาพที่ 4 แสดงการสื่อสารไมโครเวฟชนิดตั้งบนพื้นดิน ( http://school.obec.go.th ) การส่งสัญญาณข้อมูลไปกลับ คลื่นไมโครเวฟเป็นการส่งสัญญาณข้อมูลแบบรับช่วงต่อๆ กันจากหอ(สถานี) ส่ง-รับสัญญาณหนึ่งไปยังอีกหอหนึ่ง การส่งสัญญาณข้อมูลไมโครเวฟ มักใช้กันในกรณีที่การติดตั้งสายเคเบิลทำได้ไม่สะดวก เช่น ในเขตเมืองใหญ่ ๆ หรือในเขตที่ป่าเขา แต่ละสถานีไมโครเวฟจะติดตั้งจานส่ง-รับสัญญาณข้อมูล ซึ่งมีเส้นผ่าศูนย์กลางประมาณ 10 ฟุต สัญญาณไมโครเวฟเป็นคลื่นย่านความถี่สูง ( 2-10 จิกะเฮิรตซ์) เพื่อป้องกันการแทรกหรือรบกวนจากสัญญาณอื่น ๆ แต่สัญญาณอาจจะอ่อนลง หรือหักเหได้ในที่มีอากาศร้อนจัด พายุหรือฝน ดังนั้นการติดตั้งจาน ส่ง-รับสัญญาณจึงต้องให้หันหน้าของจานตรงกัน และหอยิ่งสูงยิ่งส่งสัญญาณได้ไกล ปัจจุบันมีการใช้การส่งสัญญาณข้อมูลทางไมโครเวฟกันอย่างแพร่หลาย สำหรับการสื่อสารข้อมูลในระยะทางไกล ๆ หรือระหว่างอาคาร โดยเฉพาะในกรณีที่ไม่สะดวกที่จะใช้สายไฟเบอร์ออปติก หรือการสื่อสารดาวเทียม อีกทั้งไมโครเวฟยังมีราคาถูกกว่า และติดตั้งได้ง่ายกว่า และสามารถส่งข้อมูลได้คราวละมาก ๆ ด้วย อย่างไรก็ตามปัจจัยสำคัญที่ทำให้สื่อกลางไมโครเวฟเป็นที่นิยม คือราคาที่ถูกกว่า ข้อดีและข้อเสียของ ไมโครเวฟชนิดตั้งบนพื้นดิน
ไมโครเวฟดาวเทียม (Satellite Microwave)ภาพที่ 5 แสดงการสื่อสารไมโครเวฟดาวเทียม ( http://school.obec.go.th ) ที่จริงดาวเทียมก็คือสถานีไมโครเวฟลอยฟ้านั่นเอง ซึ่งทำหน้าที่ขยายและทบทวนสัญญาณข้อมูล รับและส่งสัญญาณข้อมูลกับสถานีดาวเทียมที่อยู่บนพื้นโลก สถานีดาวเทียมภาคพื้นจะทำการส่งสัญญาณข้อมูล ไปยังดาวเทียมซึ่งจะหมุนไปตามการหมุนของโลกซึ่งมีตำแหน่งคงที่เมื่อเทียมกับ ตำแหน่งบนพื้นโลก ดาวเทียมจะถูกส่งขึ้นไปให้ลอยอยู่สูงจากพื้นโลกประมาณ 23,300ไมล์ เครื่องทบทวนสัญญาณของดาวเทียม ( Transponder) จะรับสัญญาณข้อมูลจากสถานีภาคพื้นซึ่งมีกำลังอ่อนลงมากแล้วมาขยาย จากนั้นจะทำการทบทวนสัญญาณ และตรวจสอบตำแหน่งของสถานีปลายทาง แล้วจึงส่งสัญญาณข้อมูลไปด้วยความถี่ในอีกความถี่หนึ่งลงไปยังสถานีปลายทาง ขั้นตอนในการส่งสัญญาณมี ทั้งหมด 3 ขั้นตอนคือ • สถานีต้นทางจะส่งสัญญาณขึ้นไปยังดาวเทียม เรียกว่าสัญญาณเชื่อมต่อขาขึ้น (Up-Link) • ดาวเทียมจะตรวจสอบตำแหน่งสถานีปลายทาง หากอยู่นอกเหนือขอบเขตสัญญาณจะส่งต่อไปยังดาวเทียมที่ครอบคลุมสถานีปลายทาง นั้น • หากยู่ในขอบเขตพื้นที่ที่ครอบคลุมจะทำการส่งสัญญาณไปยังสถานีลายทาง เรียกว่าสัญญาณเชื่อมต่อขาลง ( Down-Link) อัตราเร็วในการส่ง 1-2 Mbps ลักษณะของการรับส่งสัญญาณข้อมูลอาจจะเป็นแบบจุดต่อจุด (Point-to-Point) หรือแบบแพร่สัญญาณ ( Broadcast) สถานีดาวเทียม 1 ดวง สามารถมีเครื่องทบทวนสัญญาณดาวเทียมได้ถึง 25 เครื่อง และสามารถครอบคลุมพื้นที่การส่งสัญญาณได้ถึง 1 ใน 3 ของพื้นผิวโลก ดังนั้นถ้าจะส่งสัญญาณข้อมูลให้ได้รอบโลกสามารถทำได้โดยการส่งสัญญาณผ่าน สถานีดาวเทียมเพียง 3 ดวงเท่านั้น ข้อดีและข้อเสียของ ไมโครเวฟดาวเทียม
ตัวเชื่อมต่อในระบบการสื่อสารผ่านไมโครเวฟความน่าเชื่อถือของไมโครเวฟนั้นขึ้นอยู่กับสัญญาณวิทยุระหว่างหอส่งสัญญาณ โดยจะต้องมีมาตรฐานระหว่างส่วนประมวลผลและส่วนส่งสัญญาณ สัญญาณเหล่านี้ปกติจะเคลื่อนที่ผ่านสายโคแอกเชียลใน ซึ่งสายโคแอกเชียลนี้จะใช้ทั้งใน ระบบ CATV และระบบแถบกว้าง ( Broadband ) ทำให้มีความหลากหลายของสายที่ใช้เปลี่ยนไปตามผู้จำหน่ายแต่ละราย และปัญหาที่เกิดขึ้นก็คือยังไม่มีมาตรฐานของสายและหัวต่อของไมโครเวฟที่แน่ นอน มาตรฐานมรการกำหนดแตกต่างกันไปตามที่ต่างๆ เช่น the United Department of Defense (MIL) หรือ Electronic Industries Association (EIA) เป็นต้น ซึ่งเปรียบเทียบเสมือนว่าไม่มีมาตรฐานที่แท้จริงให้ผู้ผลิตอุปกรณ์ ตัวเชื่อมต่อ (Connector) ที่ใช้กันทุกวันนี้จะเป็นหัวต่อชนิดอนุกรม -N และตัวต่อ EIA 7/8 นิ้ว ซึ่งในระบบไมโครเวฟนั้นคำนึงถึงปัจจัยเรื่องการห่อหุ้มสาย ( Shield ) มากกว่าสายโคแอกเชียลในระบบแลน ( LAN ) มาก การพัฒนาเรื่องมาตรฐานสากลนั้นยังอยู่ในการดำเนินการของสถาบันมาตรฐานแห่ง ชาติของสหรัฐอเมริกา ( American National Standards Institute - ANSI ) ซึ่งการดำเนินการจะสร้างมาตรฐานในระบบอุตสาหกรรมในช่วงกลางปีทศวรรษที่ 90 สำหรับสายสัญญาณต่างๆ ที่ใช้ภายนอกที่ขั้วต่อหรือ ส่วนเชื่อมต่ออุปกรณ์นั้นจำเป็นต้องมีเจลเพื่อป้องกันความชื้นที่จะทำความ เสียหายแก่แกนตัวนำภายใน วิธีการลดสัญญาณรบกวนในสายอากาศอาจทำได้ โดยพยายามลดผลตอบสนองของไซด์โหลบลงแม้ว่าผลตอบสนองในลำคลื่นตรง หรือเมนบีมของสายอากาศ จะไม่หันเข้าหาด้านที่มีสัญญาณรบกวนมากในอากาศ แต่ไซด์โหลบลูกใดลูกหนึ่งอาจหันไปทางนั้นทำให้สัญญาณรบกวนเข้ามาสู่สายอากาศ ได้ ทำให้ค่าของนอยส์เทมเพอเรเชอร์มีมากขึ้น วิธีการที่ใช้ในการลดปัญหาของไซด์โหลบคือการติดตั้งตัวปกคลุมหรือชีลด์ (Shield) รอบขอบของจานพาราโบลาร์ซึ่งจะทำให้เกิดขอบโลหะรอบ ๆ วิธีการดังกล่าว จะช่วยเพิ่มอัตราส่วนฟรอนต์ทูแบ็คให้กับสายอากาศได ้ทำให้สามารถใช้สายอากาศในระบบทวนสัญญาณที่ความถี่เดียวกันซึ่งต่อแบบหัน หลังชนกันได้ เนื่องจากสัญญาณรบกวนถูกลดให้น้อยลงส่วนหนึ่ง นอกจากนั้นที่ด้านนอกของสายอากาศอาจมีแผ่นพลาสติกบาง ซึ่งมีผลลดทอนสัญญาณน้อยมากคลุมตัวชีลด์ไว้อีกชั้นหนึ่งเรียกว่าราโดม (Raome) เพื่อป้องกันอุปกรณ์จากสภาพอากาศเสาติดตั้งสายอากาศในระบบสสื่อสารไมโครเวฟ ส่วนประกอบที่สำคัญอีกอย่างหนึ่งคือเสาสำหรับติดตั้งสายอากาศ หากต้องการให้สัญญาณไมโครเวฟเดินทางได้ระยะทางไกลขึ้นเสาติดตั้งก็ควรจะสูง ขึ้น จากการคำนวณปรากฎว่าสำหรับฮอปที่มีระยะทาง 48 กิโลเมตร และภูมิประเทศราบเรียบก็จะต้องใช้เสาที่มีความสูงประมาณ 76 เมตร ถ้าหากว่ามีสิ่งกีดขวางต่าง ๆ เช่นต้นไม้ เนินเขา เป็นต้น เสาติดตั้งก็ต้องเพิ่มความสูงขึ้นไปอีก การประยุกต์ใช้งานระบบการสื่อสารผ่านไมโครเวฟไมโครเวฟสามารถนำไปประยุกต์ใช้ได้หลายอย่าง ตั้งแต่เรื่องการทหารไปจนถึงการค้า เพื่อใช้กับเครือข่ายทั้งระยะใกล้และระยะไกล โดยจะมีหน้าที่ดังต่อไปนี้ • การเชื่อมต่อระหว่างเครือข่ายระบบ LAN จะใช้เพื่อเชื่อจุดต่อจุด ระหว่างระบบเครือข่าย 2 วง ที่อยู่ต่างที่กัน ซึ่งไมโครเวฟนั้นมีข้อดีที่จะให้แบนด์วิดท์ที่กว้าง โดยจะพัฒนาในช่วง 800-1000 MHz สำหรับระบบเครือข่ายแลนไร้สาย ( Wireless LAN ) ซึ่งใช้เชื่อมต่อระหว่างจุดต่อจุด หรือจุด-หลายจุดเพื่อจะรวมเครือข่ายต่างๆ เข้าสู้ฮับ ( Hub ) ตัวเดียวกัน ในทุกวันนี้จะมีระบบที่ใช้ตามแต่ช่วงของความถี่ซึ่งรู้จักในชื่อ Spread Spectrum ในกรณีที่ใช้ความถี่คงที่นั้นจะทำให้ระบบนั้นๆ ไม่ต้องขออนุญาตจากคณะกรรมการกลางกำกับดูแลกิจการสื่อสาร ( FCC ) ในการใช้งาน ภาพที่ 6 แสดงการเชื่อมต่อระหว่างเครือข่ายระบบ LAN ( www.cits-bg.net ) • ข่ายงานเสียง ( Voice Networking ) จะใช้ในการเชื่อมต่อตู้สาขา ( Private Branch Exchange - PBX ) ระหว่างตึก ซึ่งการใช้สายเป็นเรื่องยุ่งยากและไม่คุ้มค่า ภาพที่ 7 แสดงข่ายงานเสียง ( www.tlcthai.com ) • ข่ายงานข้อมูล ( Data Networking ) จะใช้เพื่อเชื่อมต่อส่วนประมวลผลที่อยู่ต่างสถานที่เข้าไว้ด้วยกัน ภาพที่ 8 แสดงข่ายงานข้อมูล ( wireless.sys-con.com ) • ข่ายงานสื่อสารส่วนบุคคล ( Personal Communications Networking ) ระบบไมโครเวฟถูกใช้ในระบบเซลลูล่าร์ด้วยเพื่อช่วยเรื่องความสามารถในการ ติดต่อสื่อสาร โดยจะไม่ถูกจำกัดด้วยสิ่งกีดขวางระหว่างทาง ภาพที่ 9 แสดงข่ายงานสื่อสารส่วนบุคคล ( http://cordis.europa.eu ) • การสื่อสารสำรอง ( Backup Communications ) จะใช้ในการถ่ายโอนข้อมูลที่มีมากขึ้นทุกวัน โดยจะถ่ายข้อมูลระหว่างสิงจุด โดยเฉพาะข้อมูลที่มีความสำคัญ เช่น ข้อมูลในธนาคาร หรือสถาบันการเงินต่างๆ ภาพที่ 10 แสดงการสื่อสารสำรอง ( www.cits-bg.net ) Microwave Communications ในประเทศไทยการสื่อสารแห่งประเทศไทยไดจัดสร้างระบบสื่อสารไมโครเวฟ ( Microwave Communication ) เพื่อเป็นข่ายเชื่องโยงภายใน ( Terrestriral Link ) ระหว่างสถานีดาวเทียมศรีราชากับสถานีไมโครเวฟ กรุงเทพฯ หน้าที่หลักของข่ายการสื่อสารนี้ ได้แก่การถ่ายทอดข่าวสารระหว่างสถานีดาวเทียมภาคพื้นดินศรีราชา กับสถานีไมโครเวฟ กรุงเทพฯ ข่างสารเหล่านี้ได้แก่ ข้อมูลต่างๆ ภาพซึ่งมีทั้งนิ่งและเคลื่อนไหว เสียงซึ่งบางครั้งส่งไปพร้อมกับภาพ เป็นต้น สถานีดวงเทียมภาคพื้นดินศรีราชานั้นเปรียบเสมือนประตูสู่การติดต่อต่าง ประเทศ ส่วนสถานีไมโครเวฟ กรุงเทพฯ เป็นประตูติดต่อกับการสื่อสารภายในประเทศ ข่ายงานของไมโครเวฟ ข่ายนี้ประกอบด้วยสถานีรับ – ส่งไมโครเวฟ 3 สถานี ได้แก่ • สถานีไมโครเวฟกรุงเทพฯ • สถานีทบทวนสัญญาณบางปลา • สถานีไมโครเวฟศรีราชา เหตุที่ต้องใช้สถานีไมโครเวฟ 3 สถานี เพราะว่าระยะทางที่สั้นที่สุดระหว่างสถานีไมโครเวฟกรุงเทพฯ กับศรีราชา นั้นยังห่างไกลกันเกินไป ทำให้โครงของโลกมากีดขวางเส้นทางของคลื่นไมโครเวฟ หรือพูดอีกนัยหนึ่งคือ สถานีไมโครเวฟทั้งสองไม่ได้อยู่ในเส้นทางไม่ได้อยู่ในเส้นระดับสายตาอัน เดียวกัน ฉะนั้นความจำเป็นที่จะต้องตั้งสถานีที่ 3 ระหว่างกรุงเทพฯ กับศรีราชา ให้สามารถติดต่อโดยตรงกับสถานีไมโครเวฟทั้งสองจึงบังเกิดขึ้น เพื่อเป็นสถานีทบทวนสัญญาณ และสถานีที่เหมาะสมได้แก่ ที่ตั้งปัจจุบันของสถานีทบทวนสัญญาณบางปลา สถานีไมโครเวฟกรุงเทพฯ จะทำหน้าที่ถ่ายทอดสัญญาณระหว่างศรีราชากับในประเทศ อุปกรณ์หลักโดยสังเขปสำหรับสถานีไมโครเวฟทั้งสาม ได้แก่ • อุปกรณ์รับ – ส่งไมโครเวฟ • อุปกรณ์มัลติเพลกซ์ ( MULTIPLEX ) ในแต่ละสถานีจะประกอบด้วยอุปกรณ์ไมโครเวฟสองชุด ชุดหนึ่งจะใช้สำหรับการสื่อสารปกติ ส่วนอีกชุดหนึ่งมีสำรองไว้เพื่อทดแทน ในขณะที่ชุดที่ใช้งานประจำอยู่เกิดการขัดข้องขึ้น อุปกรณ์รับ – ส่งไมโครเวฟที่ใช่อยู่ประกอบด้วย สายอากาศแบบ Parabolic Transmission Line , อุปกรณ์ Up และ Down Converter ซึ่งทำหน้าทีเปลี่ยนสัญญาณในย่าน Baseband Frequency ให้เป็นสัญญาณไมโครเวฟหรือในทางกลับกัน ส่วนอุปกรณ์ MUX จะทำหน้าที่รวมสัญญาณเสียง ( Voice signal ) หลยวงจรให้เป็น Baseband Frequency หรือทำการแยก Baseband Frequency ให้ได้วงจรเสียงที่ต้องการ นี่คือหลักการทำงานโดยทั่วไปของระบบไมโครเวฟที่มีอยู่ ในปัจจุบันนี้ข่ายงานไมโครเวฟนี้ สามารถจะให้บริการการสื่อสารระหว่างประเทศกับต่างประเทศได้ถึง 300 วงจรโทรศัพท์ และจะมีการเพิ่มขยายวงจรอีกในอนาคตอันใกล้นี้ ข้อได้เปรียบของไมโครเวฟในหลายๆ สถานการณ์ไมโครเวฟทำได้เหมือนกับการส่งข้อมูลอย่างอุคติไม่ว่าจะเรื่องเสียง หรือข้อมูล ปัจจัยที่ใช้ตัดสินใจประเมิลผลระหว่างไมโครเวฟกับสายทองแดงนั้นคือ ราคาของระบบ, สายหาได้สะดวกหรือไม่ และความเหมาะสมของการประยุกต์ใช้ • สามารถติดต่อได้สะดวกกว่าการใช้สายซึ่งจะเหมาะกับการใช้ในเมืองใหญ่ๆ ที่ไม่สามารถใช้ระบบไร้สายได้ • สามารถติดตั้งได้ทุกที่โดยไม่ต้องมีการใช้สาย • ระบบไมโครเวฟสามารถติดตั้งได้อย่างรวดเร็ว ( 2-3 ชั่วโมงเท่านั้น) และต้องการเพียงแค่ให้สถานีส่ง-รับเห็นกันได้อย่างสะดวก ( LOS ) ข้อเสียเปรียบของไมโครเวฟไมโครเวฟเหมาะสมกับการใช้งานบางประเภทเท่านั้น และไม่ใช่ทางเลือกที่ดีที่สุดในการใช้เป็นเครือข่าย โดยมีข้อเสียเปรียบหลักๆ ดังนี้ • ค่าใช่จ่ายค่อนข้างมาก • ขนาดของระบบ : ทั้งส่วนประมวลผลและส่วนส่งสัญญาณมีขนาดค่อนข้างใหญ่ • มีความไวต่อสิ่งรอบข้าง ( Susceptibility to Interference ) : ไมโครเวฟนั้นจะมีความรู้สึกไวต่อสิ่งรอบข้าง ทำให้อาจส่งผลเมื่อสภาพแวดล้อมแตกต่างกันออกไป • จำเป็นต้อตั้งให้เห็นกันทั้งสองฝ่ายส่งและฝ่ายรับ ( LOS ) เมื่อนึกถึงการใช้เครือข่ายของไมโครเวฟจะต้องเลือกสิ่งที่เหมาะสม ที่สุด แต่อย่างไรก็ดีไมโครเวฟอาจจะไม่ใช่ทางเลือกที่ดีที่สุดก็ได้ อ้างอิงมาจาก • Microwave Communications – History จาก http://www.shomepower.com/dict/m/microwave_communications_histor.htm • ระบบโทรทัศน์ในประเทศไทย จาก http://www.nectec.or.th/courseware/multimedia/0012.html#top • มารู้จักกับการสื่อสารไมโครเวฟ สืบค้นเมื่อวันที่ 27 มีนาคม - 2 เมษายน 2543 จาก http://www.ku.ac.th/magazine_online/satt.html • รศ.ดร.ประสิทธิ์ ทีฆพุฒิ. ( 2549 ). การออกแบบระบบสื่อสาร . กรุงเทพฯ : สำนักพิมพ์ดอกหญ้ากรุ๊ป . • การสื่อสารแห่งประเทศไทย. ( 2526 ). 100 ปีการโทรคมนาค พ.ศ. 2426-2526 . กรุงเทพฯ : ประยูรวงศ์ • เครือข่ายคอมพิวเตอร์ (Computer Network) จาก http://mail.cm.edu/~thanapun/network.doc • ระบบการสื่อสารข้อมูล จาก http://school.obec.go.th/mo/e-book.html |