เทคโนโลยีไร้สาย Department of Informatics, Phuket Rajabhat University. THAILAND

การบรรยายครั้งที่ 1 ความรู้พื้นฐานเกี่ยวกับสเปกตรัมคลื่น แม่เหล็กไฟฟ้า Department of Informatics, Phuket Rajabhat University. THAILAND

เทคโนโลยีไร้สายคืออะไร  เทคโนโลยีที่ทำให้มนุษย์สามารถที่จะส่งข้อมูลข่าวสารถึงกัน และกันได้ผ่านทางอากาศ โดยไม่ต้องใช้สายสัญญาณ  การส่งสัญญาณจะใช้เทคนิคการรวมข้อมูลข่าวสารเข้ากับคลื่น ความถี่วิทยุ (Radio Frequency, RF)  เริ่มมีการใช้งานในช่วงต้นศตวรรษที่ 19 โดย มาร์โคนี่ (G. Marconi) นักฟิสิกส์ชาวอิตาลีเป็นคนแรกที่ประสบความสำเร็จใน การส่งข้อมูลโดยใช้คลื่นความถี่วิทยุ

เทคโนโลยีไร้สายที่พบได้ในชีวิตประจำวัน  ปัจจุบันเทคโนโลยีไร้สายได้เข้ามาเกี่ยวข้องกับการดำเนิน ชีวิตประจำวันของเราไม่ทางใดก็ทางหนึ่ง ตัวอย่างของ เทคโนโลยีไร้สายที่พบได้ในชีวิตประจำวัน อาทิ  โทรทัศน์ (Television)  โทรศัพท์มือถือ (Mobile Phone)  เครือข่ายไร้สาย (Wireless Network, Wi-Fi)  วิทยุกระจายเสียง (Radio)  รีโมตคอนโทรล (Remote Control)

เทคโนโลยีไร้สายที่พบได้ในชีวิตประจำวัน  ตัวอย่างของเทคโนโลยีไร้สายที่พบได้ในชีวิตประจำวัน ( ต่อ )  วิทยุสื่อสาร (Walkies-Talkies)  ประตูอัตโนมัติ (Automatic Door)  อินเตอร์คอม (Intercom)  ฯลฯ

คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า  คลื่นพลังงานที่อยู่รอบๆ ตัวเรา  แหล่งกำเนิดของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า  เกิดขึ้นตามธรรมชาติ เช่น คลื่นแสงจากดวงอาทิตย์  สร้างโดยมนุษย์ เข่น คลื่นวิทยุกระจายเสียง สัญญาณ โทรทัศน์ คลื่นไมโครเวฟ เป็นต้น

คุณลักษณะของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า  ความยาวคลื่น (Wavelength) คือ ระยะห่างระหว่างยอดคลื่น ลูกหนึ่งถึงยอดคลื่นอีกลูกหนึ่ง ที่อยู่ติดกัน  แอมพลิจูด (Amplitude) คือ ความสูงของคลื่น ซึ่งจะเป็นตัว บอกความเข้มของสัญญาณ ถ้าคลื่นมีความสูงมากแสดงว่า มีความเข้มของสัญญาณมาก  รอบคลื่น (Time of Period) หมายถึงเวลาที่คลื่นเคลื่อนที่ ได้ครบหนึ่งวงกลมโดยนัย  ความถี่ (Frequency) คือ จำนวนครั้งหรือจำนวนรอบต่อ วินาทีที่คลื่นเคลื่อนที่ผ่านไป

หน่วยวัดความถี่ของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า

หน่วยวัดรอบคลื่นของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า

ความสัมพันธ์กันของคุณลักษณะของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า  ความยาวคลื่น (Wavelength) กับ ความถี่ (Frequency) มี ความกัน  ถ้าความยาวคลื่นสูงจะมี ความถี่ต่ำ  ถ้าความยาวคลื่นต่ำจะมี ความถี่สูง  คลื่นความถี่วิทยุมีความยาว คลื่นสูงที่สุดดังนั้นจึงมีความถี่ ต่ำที่สุด จึงมีความเหมาะสมที่ จะนำมาใช้ในการสื่อสารบนผิว โลก

ความสัมพันธ์ของจำนวนรอบกับความถี่ของคลื่น แม่เหล็กไฟฟ้า  สามารถคำนวนได้ตามสูตร f = 1/P, P = 1/f  โดยที่ f คือความถี่ของคลื่น (Hertz) P คือรอบคลื่น (Seconds)  ตัวอย่างที่ 1 จงคำนวนหารอบ คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าของไฟฟ้า ที่ใช้กันภายในบ้านทั่วๆ ไปซึ่ง มีความถี่ 50 และ 60 Hz P = 1/50 = s = 20 ms P = 1/60 = s = 16.6 ms

 ตัวอย่างที่ 2 คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้ามีรอบคลื่นวัดได้ 100 ms จงหา ว่าคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าดังกล่าวข้างต้นมีความถี่กี่กิโลเฮริตซ์ 100 ms = 100 x s = s f = 1/P = 1/10 -1 Hz = 10 Hz = 10 x kHz = kHz ความสัมพันธ์ของจำนวนรอบกับความถี่ของคลื่น แม่เหล็กไฟฟ้า

สเปกตรัมคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า

คุณสมบัติของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า  มีความเร็วในการเดินทาง เท่ากับแสงคือประมาณ 3 x 10 8 เมตรต่อวินาที  ในขณะที่คลื่นเดินทางผ่าน อากาศ คลื่นจะมีสัญญาณอ่อน ลงเนื่องจากเกิดกระบวนการ ดูดซับสัญญาณ (Absorption) เช่น มีการสัมผัสกับโมเลกุล ของอากาศ ไอน้ำ ความร้อน และสายฝน เป็นต้น  คลื่นที่มีความถี่สูงสามารถ เดินทางไปในอากาศได้ ระยะทางสั้นกว่าคลื่นที่มี ความถี่ต่ำ ( ด้วยกำลังส่งที่ เท่ากัน )

คลื่นความถี่วิทยุ (Radio Frequency, RF)  เป็นส่วนหนึ่งของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า  มีความถี่ต่ำที่สุดในสเปกตรัมคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า  สามารถทะลุผ่านสิ่งกีดขวางได้ดี

สเปกตรัมคลื่นความถี่วิทยุ

 ITU (International Telecommunication Union, ไอทียู.) สหภาพ โทรคมนาคมระหว่างประเทศ  FCC (Federal Communication Commission, เอฟซีซี ) คณะกรรมการบริหารความถี่แห่งชาติสหรัฐอเมริกา  NBTC (The National Broadcasting and Telecommunications Commission, กสทช.) คณะกรรมการกิจการกระจายเสียง กิจการ โทรทัศน์ และกิจการโทรคมนาคมแห่งชาติ ( องค์กรที่ทำหน้าที่บริหารจัดการคลื่นความถี่วิทยุ

Questions and Answers

Exercises 1