Principles of Communications Chapter 5 Communication Media Assist. Prof. Tharadol Komolmis Department of Electrical Engineering, Faculty of Engineering, Chiang Mai University

Communication Media 5.1 ทฤษฎีสายส่ง (Transmission Line Theory ) 5.2 สายนำสัญญาณแบบสาย 5.2.1 สายคู่ (Twin Lead) 5.2.2 สายคู่ตีเกลียว (Twist pair) 5.2.3 สายแกนร่วม (Coaxial Cable) 5.3 ท่อนำคลื่น (Wave Guide) 5.4 เส้นใยแสง (Optical Fiber) 5.5 สายอากาศ

Communication Media ทฤษฎีสายส่ง (Transmission Line Theory ) สายส่งหรือสายนำสัญญาณ มีวงจรสมูลดังนี้

Communication Media ทฤษฎีสายส่ง (Transmission Line Theory ) มีค่าอิมพีแดนซ์ที่เรียกว่า Characteristic Impedance หรือ Z0 ขึ้นอยู่กับโครงสร้าง และวัสดุที่ใช้ทำ มีความสำคัญคือ ค่าอิมพีแดนซ์ของเครื่องรับ เครื่องส่ง หรือโหลดที่นำมาต่อจะต้องมีค่าเท่ากับ characteristic impedance ถ้าไม่ก็จะเกิดการสะท้อนของสัญญาณเกิดเป็นคลื่นนิ่ง หรือ Standing wave ได้

Communication Media ทฤษฎีสายส่ง (Transmission Line Theory ) ลักษณะสมบัติที่สำคัญของสายนำสัญญาณคือ การสูญเสีย (Loss) ความต้านทาน (Copper loss) การแผ่กระจายคลื่น (radiation loss) แบนด์วิดจำกัด (Bandwidth) สัญญาณรบกวน

Communication Media สายนำสัญญาณแบบสาย สายนำสัญญาณแบบสายมีหลายแบบได้แก่ สายคู่ (Twin Lead) สายคู่ตีเกลียว (Twist pair) สายแกนร่วม (Coaxial Cable) สายนําสัญญาณ เปนตัวกลางที่จะนําสัญญาณจากตนทางไปยังปลายทาง มีมากมายหลายรูปแบบ อาจแบงออกตามสัญญาณที่สงไปในสายเปนสายตัวนําไฟฟา (copper wire) และสายนําแสง (เสนใยแสง :optical fiber )

Balance and Unbalance Common mode Differential mode Unbalance Structure Differential mode Balance Structure โครงสร้างที่ตัวนำทั้งสองของสายนำสัญญาณไม่สมมาตรกัน เรียกว่า โครงสร้างแบบอันบาลานซ์ (Unbalance Structure) สัญญาณที่ส่งผ่านสายแบบนี้จะเป็นสัญญาณในโหมดที่เรียกว่า Common mode คือเป็นความแตกต่างของสัญญาณระหว่างตัวนำทั้งสองเทียบกับกราวด์ เช่น ส่งสัญญาณแรงดัน ก็จะเป็นแรงดันของตัวนำที่ต่างกันเมื่อเทียบกับกราวด์ ซึ่งจะมีข้อดีของโครงสร้างคือเป็นโครงสร้างที่มีตัวนำตัวหนึ่งลงกราวด์ ทำให้สามารถป้องกันสัญญาณรบกวนจากภายนอกได้ เช่นสายนำสัญญาณแบบ coaxial แต่การส่งสัญญาณในโครงสร้างแบบบาลานซ์นั้นเป็นโหมด common mode ซึ่งจะเทียบกับกราวด์ ทำให้ไม่สามารถตัดสัญญาณรบกวนที่อยู่ในสายตัวนำได้ (common mode noise) โครงสร้างที่ตัวนำทั้งสองของสายนำสัญญาณสมมาตรกัน เรียกว่า โครงสร้างแบบบาลานซ์ (Balance Structure) สัญญาณที่ส่งผ่านสายแบบนี้จะเป็นสัญญาณในโหมดที่เรียกว่า differential mode คือเป็นความแตกต่างของสัญญาณระหว่างตัวนำทั้งสอง เช่น ส่งสัญญาณแรงดัน ก็จะเป็นแรงดันที่เทียบกันระหว่างตัวนำทั้งสองไม่ได้เทียบกับ กราวด์ ซึ่งจะมีข้อดีของการส่งสัญญาณแบบนี้คือสัญญาณรบกวนที่เทียบกับกราวด์จะหักล้างกันไปทำให้สามารถตัดสัญญาณรบกวนร่วม(กราวด์)นี้ได้ (common mode rejection) เช่น สายนำสัญญาณแบบ Twin lead และ Twisted pair

Communication Media สายนำสัญญาณแบบสาย สายคู่ (Twin Lead) โครงสร้างแบบ balance ไม่มีการ Shield เกิดการ สูญเสียจากการ radiate และถูกสัญญาณรบกวนจากภายนอกได้ง่าย ในกลุมสายนําสัญญาณไฟฟา มีหลายรูปแบบ รูปแแบบหนึ่งคือ สายคู (Twin lead) โครงสรางเปนสายตัวนําที่สองเสนขนานกัน โดยมีฉนวน (PVC) กั้นดวยระยะหางที่เทากันตลอดสาย มักใชกับสายอากาศโทรทัศน์ โครงสร้างที่สมมาตรกันของตัวนำทั้งสองนี้เรียกว่าโครงสร้างแบบบาลานซ์

Communication Media สายนำสัญญาณแบบสาย สายคู่ตีเกลียว (Twist pair) โครงสร้างแบบ balance ไม่มีการ Shield เกิดการ สูญเสียจากการ radiate และถูกสัญญาณรบกวนจากภายนอกได้ง่าย บางรุ่นมีการ shield เรียกว่า shielded twisted pair สายคูตีเกลียว(Twisted pair) เปนสายตัวนําหุมดวยฉนวนพันกันเปนคูๆ ในเสนหนึ่งอาจประกอบดวย ตัวนําหนึ่งคู สิบ รอย พัน คูสายขึ้นอยูกับขนาดของเคเบิ้ล ขนาดของสายตัวนําจะบอกเปน ขนาดเสนผาศูนยกลาง โดยใชหนวย AWG ตัวอยางที่เห็นไดชัดคือสายโทรศัพท ซึ่งจะมีขนาด 24 AWG ( เสนผาศูนยกลางของตัวนำประมาณ 0.56 มม.) Unshield Twisted Pair ;UTP เป็นสายคู่ตีเกลียวที่ไม่มีตัวนำหุ้ม มีหลายคู่สายในเส้นเดียวกัน นิยมใช้กับเครือข่ายคอมพิวเตอร์ (LAN) โดยสายที่ใช้สำหรับ LAN จะมี 4 คู่ ในเส้นเดียวกัน แต่ละคู่จะพันกันเอง และนำมาพันรวมกับคู่อื่น มีการแบ่งออกเป็น category ต่างๆ ตามคุณสมบัติ สายคู่ตีเกลียวที่ไม่มีชีลด์หรือ สาย UTP นี้ ถูกพัฒนาขึ้นตามมาตรฐานของสมาคมอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์ (Electronics Industries Association) หรือ EIA และสมาคมอุตสาหกรรมโทรคมนาคม( Telecommunication Industries association ) TIA ซึ่งมีชื่อเรียกมาตรฐานเหล่านี้ว่า EIA/TIA 568 แบ่งออกได้เป็นหมวด ( Category ) ต่างๆ ได้แก่ หมวด 1 ( Cat.-1 ) - ใช้เฉพาะกับการสื่อสารโทรศัพท์เท่านั้น มิได้ใช้กับเครือข่ายคอมพิวเตอร์ หมวด 2 (Cat.-2 ) - ใช้กับการสื่อสารโทรศัพท์และสามารถ ใช้กับการส่งข้อมูลในเครือข่ายคอมพิวเตอร์ได้ที่ความเร็วสูงถึง 4 Mbps หมวด 3 (Cat.-3 ) - สายสัญญาณเชื่อมต่ออุปกรณ์ ส่งข้อมูลในเครือข่ายคอมพิวเตอร์ สามารถใช้ที่ความถี่ได้ถึง 16 MHz หมวด 4 (Cat.-4 ) - สายสัญญาณเชื่อมต่ออุปกรณ์ ส่งข้อมูลในเครือข่ายคอมพิวเตอร์ สามารถใช้ที่ความถี่ได้ถึง 20 MHz หมวด 5 (Cat.-5 ) - สายสัญญาณเชื่อมต่ออุปกรณ์ ส่งข้อมูลในเครือข่ายคอมพิวเตอร์ สามารถใช้ที่ความถี่ได้ถึง 100 MHz Cat-1, Cat-2 ใช้กับโทรศัพท์เป็นหลัก สำหรับการเชื่อมต่อเครือข่ายคอมพิวเตอร์ (LAN) จะใช้ตั้งแต่ Cat-3 ขึ้นไป

Communication Media สายนำสัญญาณแบบสาย สายแกนร่วม (Coaxial Cable) โครงสร้างแบบ Unbalance มีการ Shield ป้องกันการ สูญเสียจากการ radiate และป้องกันสัญญาณรบกวนจากภายนอก Coaxial สายแกนรวม โครงสรางเปนสายนําสัญญาณที่มีตัวนําตรงกลางเสนเดียว และมีตัวนําหุมโดยรอบดานขางของ เสนตัวนําเปนลักษณะทรงกระบอก(ทอ) อยูดานนอก มีฉนวนกั้นระหวางกลาง ตัวนําที่หุมอยู ดานนอกนี้อาจเปนลักษณะเสนถักทอ หรือแผนบางๆ คุณสมบัติ ทนตอ EMI ไมเกิดการรบกวนระหวางคูสาย (cross talk) มีอิมพิแดนซ ใหเลือกใชหลายคา เหมาะสมกับการใชงาน มีขนาดของตัวนําภายในหลายขนาด เหมาะกับกําลังที่สงผาน หรืออัตราการลดทอน มีรูปแบบการ shield และ ฉนวนที่ใชหลากหลาย ทําใหไดความสามารถในการ shield และลักษณะสมบัติทางกายภาพที่ตางกัน (ความทนตอแรงดันไฟฟา ขนาด ความแข็งแรง ฯลฯ)

Communication Media ท่อนำคลื่น (Wave Guide) ท่อนำคลื่นใช้ส่งสัญญาณกำลังสูงที่ความถี่สูง โครงสร้างเป็นท่อป้องกันการแผ่กระจายคลื่นได้ดี คลื่นเคลื่อนที่ในช่องว่างในท่อ ไม่ได้เคลื่อนที่ในตัวนำ ทอนําคลื่น (Wave guide) ที่ความถี่สูงมากยานไมโครเวฟ สัญญาณจะเคลื่อนที่อยูเฉพาะที่ผิวของตัวนําลึกเขาไปประมาณ เทากับ ความลึกผิว skin depth ซึ่งขึ้นอยูกับความถี่ ยิ่งความถี่สูงมาก skin depth จะนอยลง การจะนําสัญญาณความถี่สูงนี้ไปตามสายสัญญาณธรรมดาจะเกิดการสูญเสียมาก จึงใชวิธีใหสัญญาณเดินทางในทอในลักษณะคลื่นทอนําคลื่นมีทั้งที่เปนทอกลม และทอสี่เหลี่ยมแลวแตลักษณะของการใชงาน

Communication Media เส้นใยแสง (Optical Fiber) Light source LED : Light Emitting Diode LD :Laser Diode Light Detector Photo Diode, PIN Diode Photo Transistor Electrical/Optical(E/O) Light source Optical/Electrical (O/E) Light detectorrce การสื่อสารโดยใชแสงผานเสนใยแสงนั้น จะตองมีการเปลี่ยนสัญญาณทางไฟฟาที่ตองการสงให เปนสัญญาณแสงโดยแหลงกำเนิดแสง (light source) และทางดานรับก็จะตองเปลี่ยนสัญญาณแสง เปนสัญญาณทางไฟฟาโดยตัวตรวจจับแสง (light detector) แหลงกำเนิดแสง เชน ไดโอด เปลงแสง (Light Emitting Diode ;LED) เลเซอรไดโอด (LASER diode) ตัวตรวจจับแสง เชน โฟโตไดโอด PIN ไดโอด

Communication Media เส้นใยแสง (Optical Fiber) โครงสร้างเส้นใยแสง Core มีดัชนีหักเหสูง Cladding มีดัชนีหักเหต่ำกว่า core outer protection PVC buffer Clading Core เสนใยแสง ใชแสงที่ความยาวคลื่น 1310-1550 นาโนเมตร สงใหเดินทางไปตามสาย สําหรับการสื่อสารขอมูลที่ความเร็วสูง โครงสรางของเสนใยแสง จะมีแกนกลางเรียกวา core เปนแกวที่มีคาดัชนีหักเหคาหนึ่ง และถูกครอบ ดวยแกวที่มีดัชนีต่ำกวาโดยรอบ เรียกวา cladding และหุมเสริมความแข็งแรงดวย PVC โดยที่ ระหวางตัวแกวกับ PVC จะมีไขรองกั้นอยู เรียกวา buffer ขนาดเสนผาศูนยกลางของ core ประมาณ 8-10 ไมโครเมตร สําหรับ single mode fiber ประมาณ 50-100 ไมโครเมตร สําหรับ multi mode fiber ขนาดเสนผาศูนยกลางของ fiber ถึงขอบนอกของ cladding ประมาณ 125 ไมโครเมตร สําหรับ single mode fiber ประมาณ 125-140 ไมโครเมตร สําหรับ multi mode fiber

Communication Media เส้นใยแสง (Optical Fiber) หลักการของเส้นใยแสง การสะท้อนกลับหมดที่รอยต่อระหว่าง core กับ cladding หลักการของเสนใยแสง ใชหลักการสะทอนกลับหมดของแสงที่รอยตอระหวาง core กับ cladding โดยแสงที่สงเขาไปจะตองทํามุมมากกวามุมวิกฤต

Communication Media เส้นใยแสง (Optical Fiber) ชนิดของเส้นใยแสง Multimode (MM) Step index (SI) Graded index (GI) Single mode (SM) เสนใยแสงอาจแบงออกตามรูปแบบการเดินทางของแสงเปน 1.Multi mode ขนาดของ core จะใหญ แสงสามารถเขาไปไดมาก ความเขมของแสงจะคอน ขางสูง แตการเขาไปสามารถเขาไดหลายรูปแบบ การเดินทางของแสงในสายจึงมีหลายรูปแบบ หรือ หลายโหมด ทําใหแสงที่ไปถึงปลายทางไมพรอมกันไมมีระเบียบ สัญญาณที่สงไปอาจผิดเพี้ยนจนรับไมได ซึ่งจะเกิดขึ้นมากใน Multi mode fiber แบบ step index (MM-SI)ที่ core และ cladding มีดัชนีหักเหตางกันและมีจุดเปลี่ยนที่รอยตอระหวาง core กับ cladding จึงมักถูกใชสงในระยะทางไมไกล และความเร็วขอมูลไมสูงนัก ใน multi mode fiber แบบ graded index (MM-GI) ดัชนีหักเหของ core และ cladding คอยๆ เปลี่ยนจากตรงกลาง core ไปจนถึงขอบนอกของ cladding เหมือนวาไมมีรอยตอระหวาง core กับ cladding ทําใหแสงที่เดินทางไปใชเวลา ใกลเคียงกันไดคุณภาพสัญญาณที่ปลายทางดีกวา 2. Single mode ดวยขนาดของ core ที่เล็ก บังคับใหแสงเดินทางไดรูปแบบเดียว แสงไปถึงปลายทางเปนระเบียบ ถึงแมวาแสงจะเขาไปไดปริมาณนอย แตก็สามารถเดินทางไปไดไกลกวา และรองรับสัญญาณอัตราเร็วสูงไดดีกวา จึงมักถูกใชในการสื่อสารความเร็วสูง ระยะทางไกล

Communication Media เส้นใยแสง (Optical Fiber) การสูญเสียในเส้นใยแสง การสูญเสียในเสนใยแสงที่เป็นแก้ว เกิดจากการกระเจิงของแสง และการถูกดูดกลืนดวยไอนําที่ปนอยูในเนื้อแกว ซึ่งจะเกิดขึ้นตางกันในแสงที่มีความยาวคลื่นตางกัน ดังรูป ชวงความยาวคลื่นท ี่มีการสูญเสียต่ำ มีอยูสามชวง แต่ปจจุบันจะใชอยูสองชวงคือ ประมาณ 1300 กับ 1550 นาโนเมตร

Communication Media เส้นใยแสง (Optical Fiber) ข้อดีของเส้นใยแสง Low Attenuation Loss <0.5 dB/km for SM, <3dB/km for MM Wide bandwidth >500 MHz Resist to EMI ข้อเสียของเส้นใยแสง Difficult to connect Easily to break การใช้งาน High speed Long haul

Communication Media สายอากาศ 5.5 สายอากาศ สายอากาศทำหน้าที่เปลี่ยนสัญญาณกระแส หรือแรงดัน ให้เป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า (สนามแม่เหล็ก สนามไฟฟ้า) และกลับกัน V [Volt]  E [Volt/m] I [Ampere]  H [Ampere/m] สายอากาศเปนอุปกรณที่ทำหน้าที่เปลี่ยนสัญญาณทางไฟฟาใหเปนคลื่นแมเหล็กไฟฟา หรือกลับกัน

Communication Media สายอากาศ ชนิดของสายอากาศ สายอากาศแบบสาย สายอากาศแบบช่องเปิด สายอากาศไมโครสตริป สายอากาศแบบจานสะท้อน สายอากาศแบบอะเรย์

Communication Media สายอากาศ ชนิดของสายอากาศ สายอากาศมีหลายแบบ แบงเปน สายอากาศแบบสาย (wire antenna) เปนเสน หรือแทงเล็กๆ เชน สายอากาศไดโพล สายอากาศแบบชองเปด (aperture antenna) เปนชองเปด เชนสายอากาศแบบกรวย สายอากาศไมโครสตริป (micro strip antenna) ลายทองแดงบนแผงวงจร สายอากาศจานสะทอน (reflector antenna) เปนการสะทอนคลื่นเพื่อรวมตรงจุดรับ สายอากาศแบบอะเรย (Array antenna) ประกอบดวยสายอากาศหลายตัวเรียงกัน

Communication Media สายอากาศ พารามิเตอร์ของสายอากาศ แบบรูปการแผ่กระจายคลื่น (radiation pattern) Isotropic Directional Omni-direction พารามิเตอรของสายอากาศ รูปแบบการแผกระจายคลื่น (Radiation Pattern) ทำใหทราบทิศทางการกระจายคลื่นออกจากสายอากาศวากระจายไปไดดีในทิศทางใดบาง อัตราขยาย (Gain) สายอากาศท ี่มีอัตราขยายมากจะรับสัญญาณไดดีกวา อิมพีแดนซ (Impedance) ตองเขากันไดกับสายนําสัญญาณ และเครื่องรับ(หรือเครื่องสง) โพลาไรเซชัน (Polarization) แนวของสนามไฟฟาของคลื่นแมเหล็กไฟฟา สายอากาศรับจะตองมี โพลาไรเซชัน ตรงกับสายอากาศสง (ตรงกับคลื่นที่สงมา)

Communication Media สายอากาศ พารามิเตอร์ของสายอากาศ Directivity / Gain Polarization Impedance

Communication Media สายอากาศ Dipole Wire antenna Omnidirectional pattern Infinitesimal dipole Small dipole Large dipole Folded dipole สายอากาศไดโพลเป็นสายอากาศที่มีสองขั้ว เป็นสายอากาศแบบสาย มีการกระจายคลื่นแบบ Omnidirection มีโพลาไรเซชันตามแนวของเส้นลวดตัวนำ สายอากาศไดโพลที่มีขนาดเล็กมากเมื่อเทียบกับความยาวคลื่น (l<l/50) เรียกว่า infinitesimal dipole มี radiation resistance ต่ำมาก ประสิทธิภาพต่ำ มีการกระจายคลื่นแบบ Omnidirection ที่มี beamwidth กว้าง สายอากาศไดโพลที่มีขนาดเล็กเมื่อเทียบกับความยาวคลื่น (l<l/10) เรียกว่า small dipole มี radiation resistance ต่ำมาก ประสิทธิภาพต่ำ มีการกระจายคลื่นแบบ Omnidirection ที่มี beamwidth ค่อนข้างกว้าง สายอากาศไดโพลที่มีขนาดใกล้เคียงกับความยาวคลื่น (l>l/10) เรียกว่า large dipole มี radiation resistance สูงขึ้นมาก มีการกระจายคลื่นแบบ Omnidirection ที่มี beamwidth แคบลง เมื่อ ขนาดใหญ่กว่าความยาวคลื่น จะทำให้มีบีมมากขึ้น (เกิด side lobe) l

Communication Media สายอากาศ Dipole Half wavelength dipole Gain 2.15 dB Zin=73+j42.5 Effective area 0.13l2 Effective Length l/p l สายอากาศไดโพลที่มีความยาวเท่ากับครึ่งความยาวคลื่น จะมีลักษณะเฉพาะ ที่ถูกใช้เป็นสายอากาศมาตรฐาน เรียกว่า สายอากาศไดโพลครึ่งความยาวคลื่น (Half-wavelength dipole, l/2-dipole) โดยมีอิมพีแดนซ์ 73+42.5 โอห์ม ซึ่งมีค่าใกล้เคียงกับอิมพีแดนซ์ของสายนำสัญญาณ ทำให้สามารถแมตซ์กันได้ และมีอัตราขยาย 2.15 dB มีโพลาไรเซชันตามแนวการวางตัวของตัวนำ มีรูปแบบการกระจายคลื่นแบบรอบตัว ไม่ว่าจะใช้กับความถี่ใดเมื่อให้ความยาวของสายอากาศเท่ากับครึ่งของความยาวคลื่น ก็จะมีลักษณะสมบัติเหมือนกัน

Communication Media สายอากาศ Monopole Wire antenna on Ground Rod antenna ที่ความถี่ต่ำ ความยาวคลื่นสูง สายอากาศไดโพลครึ่งความยาวคลื่นจะมีขนาดใหญ่มาก เช่นที่ความถี่ 1 MHz ความยาวคลื่น 300 m สายอากาศครึ่งความยาวคลื่นจะมีขนาด 150 m ซึ่งยาวมากยากในการนำไปใช้งานจริง แต่อาจทำได้โดยการใช้สายอากาศโมโนโพลแทน การใช้สายอากาศโมโนโพลวางตั้งเหนือระนาบกราวด์ หรือพื้นดินนั้น ตามทฤษฎีเงาแล้วจะเหมือนกับมีเงาของโมโนโพลอีกข้างหนึ่งทำให้เหมือนกับเป็นสายอากาศไดโพล การใช้สายอากาศโมโนโพลจะทำให้ขนาดของสายอากาศลดลงได้

Communication Media สายอากาศ Loop Antenna Wire Antenna Circular/Triangle/Rectangular Increase Zin by increase turn Ferrite loop สายอากาศวงรอบ ก็ทำนองเดียวกับสายอากาศไดโพลที่เมื่อความยาวสายอากาศน้อยกว่าความยาวคลื่นมากๆ จะทำให้มีอิมพีแดนซ์ต่ำมาก แต่สายอากาศวงรอบขนาดเล็กนี้สามารถทำให้มีอิมพีแดนซ์เพิ่มขึ้นได้โดยการเพิ่มจำนวนรอบของสายอากาศ ทำให้ได้สายอากาศที่มีขนาดเล็กแต่มีอิมพีแดนซ์ที่เหมาะกับสายนำสัญญาณหรือเครื่องรับได้ โดยจะพบได้ในเครื่องรับวิทยุระบบ AM ที่มีความถี่ช่วง 1 MHz ความยาวคลื่น 300 m การใช้สายอากาศไดโพลหรือโมโนโพลกับเครื่องรับนี้ทำไม่ได้ ที่ใช้กันจึงเป็นสายอากาศแบบวงรอบที่พันหลายรอบบนแกนเฟอไรต์ จึงเรียกว่าสายอากาศแบบวงรอบเฟอไรต์ (Ferrite loop)

Communication Media สายอากาศ Yagi-Uda Array Directional สายอากาศยากิ-อูดะ (Yagi-Uda Antenna) มักถูกเรียกสั้นๆ ว่าสายอากาศยากิ นับว่าเป็นสายอากาศที่คุ้นตากันมากที่สุด สามารถพบเห็นได้ทั่วไปบนหลังคาบ้านเรือนและอาคารต่างๆ เป็นสายอากาศที่ใช้สำหรับรับสัญญาณโทรทัศน์ที่ตั้งอยู่นอกอาคารนั่นเอง สายอากาศยากิ-อูดะนี้ถูกคิดค้นขึ้นมาและถูกตีพิมพ์เผยแพร่ในวารสารของญี่ปุ่นโดยศาสตราจารย์อูดะ (S. Uda) แห่งมหาวิทยาลัยโตฮูกุ อิมพีเรียล ในปี ค.ศ.1926 และต่อมาในปี 1928 ศาสตราจารย์ยากิ (H.Yagi) เพื่อนร่วมงานของศาสตราจารย์อูดะ ได้นำไปตีพิมพ์เผยแพร่เป็นภาษาอังกฤษในปี 1928 ทำให้สายอากาศยากิ-อูดะ เป็นที่รู้จักไปทั่วโลก และนับว่าเป็นนวัตกรรมเยี่ยมยอดที่ทำให้เราได้มีสายอากาศที่ง่ายมี ประสิทธิภาพดีใช้กันมาจนถึงปัจจุบัน สายอากาศยากิมักจะใช้ได้ดีกับความถี่ย่าน HF(3-30MHz), VHF(30-300MHz) ไปจนถึง UHF(300-3000MHz) มีโครงสร้างที่เป็นการนำเอาสายอากาศไดโพล มาประกอบร่วมกับแท่งตัวนำขนาดต่างๆ วางเรียงกันคล้ายก้างปลา โดยมีตัวไดโพลซึ่งจะเรียกว่าเอกไซเตอร์ (Exciter) มีแท่งตัวนำที่มีความยาวมากกว่าไดโพลวางอยู่ด้านหนึ่งเรียกว่ารีเฟล็กเตอร์ (Reflector) และแท่งตัวนำที่มีความยาวน้อยกว่าไดโพลเรียกว่าไดเร็กเตอร์ (Director) วางเรียงอีกด้านหนึ่ง ปกติรีเฟล็กเตอร์จะมีอันเดียว ส่วนไดเร็กเตอร์จะมีหลายอัน แท่งตัวนำแต่ละอันรวมทั้งตัวไดโพลจะถูกเรียกว่า อีลิเมนต์ (Element) สายอากาศยากิ ที่มีแท่งตัวนำรวมทั้งไดโพล 5 อัน จะเรียกว่าสายอากาศยากิ 5 อีลิเมนต์ (5E) เป็นต้น สายอากาศยากิที่ใช้ไดโพล มักจะออกแบบให้มีอิมพิแดนซ์ 75 โอห์ม ส่วนสายอากาศยากิที่ใช้โฟล์ดไดโพล จะออกแบบให้มีอิมพิแดนซ์ 300 โอห์ม โดยการปรับความยาวและระยะห่างของแต่ละอีลิเมนต์ รูปแบบการกระจายคลื่นจะเป็นแบบมีทิศทางรับส่งได้ดีไปทางด้านไดเร็กเตอร์ ทางด้านรีเฟล็กเตอร์จะรับส่งไม่ดี การใช้งานจึงต้องหันทางด้านไดเร็กเตอร์หรือด้านสั้นไปทางที่จะรับส่งคลื่น อัตราขยายขึ้นอยู่กับจำนวนอีลิเมนต์ จำนวนอีลิเมนต์มากจะมีอัตราขยายสูง จะเห็นว่าสายอากาศยากิที่ใช้รับสัญญาณจากสถานีโทรทัศน์ในพื้นที่ห่างไกล ที่ต้องการสายอากาศอัตราขยายสูง จึงมักจะใช้แบบที่มีจำนวนอีลิเมนต์มาก เช่น 7E , 9E เป็นต้น ส่วนในเมืองที่ใกล้สถานีส่งก็จะใช้ที่มีจำนวน อีลิเมนต์น้อยๆ คือไม่ต้องการอัตราขยายสูงมากนัก

Communication Media สายอากาศ Folded dipole Array สายอากาศอะเรย์ เป็นการนำสายอากาศหลายๆ ตัวมาวางเรียงกันป้อนสัญญาณให้ทุกตัว ทำให้เกิดการเสริมกันและหักล้างกันของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่เกิดจากสายอากาศแต่ละตัว เกิดเป็นคลื่นแม่เหล็ไฟฟ้ารวมออกไปในทศทางและรูปแบบต่างๆ กันได้ ทำให้ได้สายอากาศที่ดีขึ้นโดยเฉพาะอัตราขยายที่สูงขึ้นกว่าสายอากาศตัวเดียว

Communication Media สายอากาศ จานสะท้อน จานสายอากาศ ในกรณีที่ต้องการรับส่งสัญญาณขนาดเล็กหรือระยะทางไกลมาก เช่นสัญญาณจากดาวเทียม สายอากาศแบบจานสะท้อนมักถูกนำมาใช้ เนื่องจากสามารถรวมคลื่นที่มีขนาดเล็กๆ ให้มีขนาดใหญ่ขึ้นพอที่เครื่องรับสามารถรับสัญญาณได้ หรือกล่าวอีกนัยหนึ่งคือสายอากาศแบบจานสะท้อนนี้มีอัตราขยายสูงมากนั่นเอง สายอากาศจานสะท้อนมีโครงสร้างประกอบด้วยจานโค้งแบบพาราโบลา ทำด้วยโลหะตัวนำ อาจเป็นแผ่นทึบหรือตะแกรงก็ได้ ตรงจุดโฟกัสจะวางสายอากาศแบบช่องเปิดที่เรียกว่า ฟีดฮอร์น (Feed horn) เพื่อรับคลื่นที่ถูกรวมจากการสะท้อนเข้ามาที่จุดโฟกัส สายอากาศแบบนี้ส่วนใหญ่จะใช้กับคลื่นความถี่ไมโครเวฟย่าน C-band (4-8 GHz) X-band (8-12 GHz) Ku-band(12-18 GHz) K-band (18-27 GHz) Ka-band (27-40 GHz) ทั้งการสื่อสารไมโครเวฟภาคพื้นดินและการสื่อสารผ่านดาวเทียม สายอากาศแบบจานสะท้อนนี้มีอัตราขยายสูงมากซึ่งอัตราขยายจะขึ้นอยู่กับขนาดของจาน เนื่องจากสายอากาศแบบนี้มักใช้กับการรับสัญญาณจากดาวเทียมจึงมักถูกเรียกว่า “จานดาวเทียม” การเลือกใช้ขนาดของจานขึ้นอยู่กับความเข้มของสัญญาณที่มาตกกระทบจาน ซึ่งขึ้นอยู่กับพื้นที่บริการ (Footprint) ของดาวเทียมแต่ละดวง ถ้านำไปรับสัญญาณจากดาวเทียมของประเทศอื่นที่ประเทศไทยอยู่บริเวณขอบๆ ของพื้นที่บริการ สัญญาณที่ตกกระทบจานจะมีความเข้มต่ำ ต้องใช้จานขนาดใหญ่ เมื่อเทียบกับการรับสัญญาณจากดาวเทียมไทยคมที่ออกแบบให้ประเทศไทยอยู่กลางพื้นที่บริการ ความเข้มของสัญญาณที่ตกกระทบสูงใช้จานขนาดเล็กรับสัญญาณได้