VHF DX การติดต่อสื่อสารทางไกลย่าน VHF
หลายครั้งที่สัญญาณทางไกล Contact เข้ามาทดสอบสัญญาณ หรือบางครั้งเพื่อนสมาชิกก็แจ้งว่าให้เปลี่ยนความถี่ไปทดสอบสัญญาณทางไกลกับเพื่อนสมาชิกต่างจังหวัด ที่อยู่ไกล ๆ หลายท่านคงเคยสงสัยว่าทำไมสัญญาณจึงเดินทางจากตำบลหนึ่งไปยังอีกตำบลหนึ่งได้บ้างไม่ได้หรือบางแห่งได้ปีละครั้งสองครั้งเท่านั้น
จากประสบการณ์นั้นเคยรับ Contact จากเพื่อนสมาชิกจากจังหวัดปัตตานีในขณะที่เราอยู่กรุงเทพ หรือเคยใช้เครื่องมือถือสายอากาศควอเตอร์เวฟยืนอยู่ริมแม่น้ำเจ้าพระยาติดต่อกับเพื่อนสมาชิกจังหวัดลพบุรีได้หรือใช้เครื่องมือถือเสายางติดต่อกับเพื่อนสมาชิกจังหวัดราชบุรีได้ เมื่อขึ้นไปอยู่บนตึกสูง 150 เมตร เป็นต้น
การแพร่กระจายคลื่นวิทยุ
คลื่นวิทยุที่แพร่กระจายคลื่นออกไปจากสายอากาศนั้น จะมีการแพร่กระจายออกไปทุกทิศทางเมื่อใช้สายอากาศรอบตัวและเมื่อเราใช้สายอากาศทิศทางก็จะแพร่คลื่นไปในทิศทางที่เราต้องการมากกว่าทิศทางอื่น คลื่นวิทยุเป็นพลังงานที่สามารถเดินทางไปในอากาศด้วยความเร็วเท่าแสง คลื่นวิทยุที่มีความถี่ไม่เท่ากัน แต่ละความถี่จะมีคุณสมบัติในการแพร่กระจายคลื่นไม่เหมือนกัน
คลื่นวิทยุย่าน VHF
คลื่นวิทยุย่าน VHF โดยปกติจะมีการเดินทางเป็นเส้นตรง (Direct Wave) เป็นคลื่นวิทยุที่จัดอยุ่ในประเภทคลื่นดิน (Ground Wave) ซึ่งการเดินทางอยู่ใกล้ ๆ ผิวโลกจึงเรียกกันอีกอย่างหนึ่งว่าคลื่นผิวดิน (Surface Wave)
คลื่นผิวดินที่มีความยาวคลื่นย่าน VHF หรือสูงกว่าย่านนี้จะเดินทางไปได้ไม่ไกลมาก เนื่องจากสักษณะทางภูมิศาสตร์และสิ่งกีดขวางต่าง ๆ
เมื่อความถี่สูงขึ้น ความยาวคลื่นก็จะน้อยลง วัตถุที่ใหญ่ เช่นภูเขา ตึกใหญ่ ๆ จะมีผลต่อการแพร่กระจายคลื่น เช่นที่ความถี่ 30 KHz จะมีความคลื่นเท่ากับ 10,000 เมตร เมื่อเทียบกับภูเขาแล้วภูเขาส่วนใหญ่จะมีขนาดน้อยกว่านี้จึงลดทอนการแพร่กระจายคลื่นน้อย
แต่ที่ความถี่ย่าน VHF ความถี่ 150 MHz มีความยาวคลื่นเพียง 2 เมตร วัตถุที่ใหญ่กว่าขนาดของความยาวคลื่น เช่น เนินเขา ภูเขา ตึกใหญ่ ๆ จะมีผลต่อการลดทอนสัญญาณ VHF มากทีเดียว
คลื่นพื้นดินจะได้รับผลกระทบกระเทือนจากแรงดึงดูดของโลกโดยตรงอีกส่วนหนึ่ง คลื่นบางส่วนจะถูกดูดกลืนทำให้อ่อนกำลังลงเรื่อย ๆ ตามระยะทางนอกจานั้นแรงดึงดูดของโลกยังทำให้คลื่นวิทยุย่านนี้โค้งไปตามผิวโลกอีกด้วย ส่วนคลื่นวิทยุที่พุ่งเลยระยะสายตาไปนั้นจะพุ่งทะลุชั้นบรรยากาศไอโอโนสเพียร์หายไปในบรรยากาศ ทำให้สถานีที่อยู่ไกล ๆ รับสัญญาณไม่ได้
การเดินทางที่ไปได้ไกลกว่าระยะสายตา
ในบางภูมิประเทศ บางฤดูการและบางเวลาคลื่นวิทยุเดินทางไกลเกินกว่าระยะสายตาหรือระยะที่เคยติดต่อกันได้โดยคลื่นวิทยุย่าน VHF นี้จะไปสะท้อนชั้นบรรยากาศ Troposphere แต่การเดินทางไปไกลกว่าปกตินั้นจะเป็นได้เพียงครั้งคราว ไม่สม่ำเสมอ
นอกจากนั้นระยะขอบฟ้าของคลื่นวิทยุ (Radio Horozon) ที่เพิ่มไปจากปกติเมื่อคลื่น VHF เดินทางไปตามส่วนโค้งของผิวโลกได้ไกลเกินกว่าระยะสายตา และเป็นการเดินทางที่หวังผลได้ ส่วนที่เพิ่มนี้มีค่าประจำอยู่ค่าหนึ่งเรียว่าค่า K ซึ่งโดยเฉลี่ยประมาณ 1.64
ปรากฏการธรรมชาติกับคลื่นย่าน VHF
การเคลื่อนที่ไปตามผิวโลกของคลื่น VHF นั้นจะมีชั้นบรรยากาศชั้น Troposphere มาเกี่ยวข้องด้วย การที่ชั้นบรรยากาศ Troposphereที่อยู่รอบ ๆ ผิวโลกนั้นจะเป็นตัวทำให้คลื่น VHF เดินทางโค้งไปตามชั้นบรรยากาศชั้นนี้เสมือนว่าเดินทางไปในท่ออุโมงค์
ในเวลาหัวค่ำ พื้นผิวโลกจะเย็นตัวลงอย่างรวดเร็วหลังจากที่ได้รับความร้อนมาทั้งวัน ส่วนชั้นบรรยากาศชั้น Troposphere นั้นจะค่อย ๆ เย็นตัวลงอย่างช้า ๆ และในขณะที่อากาศในตอนเช้ามืดที่โลกร้อนขึ้นเพราะถูกแสงแดด แต่ชั้นบรรยากาศ ชั้น Troposphere ยังมีความเย็นอยู่ หรืออากาศเย็นตามภูมิภาคต่าง ๆ อากาศร้อนต่าง ๆ มีผลทำให้คลื่นย่าน VHF เดินทางไปไกลกว่าปกติ
ระยะสายตาของคลื่นย่าน VHF
ระะยะการติดต่อสื่อสารในระยะสายตาของคลื่นวิทยุ VHF หาได้จากสูตร (ดูได้จากรูป) เมื่อเรายืนพูดวิทยุอยู่นั้นจะมีระยะสายตาประมาณเท่าใด สมมุตรว่าขณะที่เรายืนพูดคุยวิทยุอยู่นั้นมีความสูงจากพื้นผิวโลกประมาณ 1.6 เมตร เมื่อแทนค่าสูตรแล้ว 1.26 X 4 = 5 กิโลเมตร เพราะฉนั้นระยะสายตาโดยประมาณเมื่อเรายืนพูดวิทยุอยู่ ก็จะอยู่ที่ 5 กิโลเมตร ถ้าหากมีสิ่งกีดขวางก็จะทำให้คลื่นวิทยุถูกลดทอนลงไปอีกมาก
รูปที่ 3 บรรยากาศชั้น Troposphere
ในบางครั้งจะสังเกตได้ว่าเมื่อใช้เครื่องมือถือระยะการติดต่อจะได้น้อยกว่า 5 กิโลเมตร หรือบางครั้งอาจจะได้มากกว่า 5 กิโลเมตร ซึ่งขึ้นอยู่กับคู่สถานีของเราว่าอยู่สูงเท่าใด หากเป็นเครื่องมือถือที่ยืนอยู่บนพื้นดินด้วยกันและอยู่ในที่โล่งก็จะมีระยะทางในการติดต่อประมาณ 10 กิโลเมตร
แต่ในระยะ ที่ไกลเกินกว่าระยะสายตานั้นจะเกิดขึ้นในช่วงที่เกิดการ Troposphereic Ducting คลื่นวิทยุย่าน VHF จะสามารถติดต่อได้ไกลเกินกว่า 100 กิโลเมตร ไปจนถึง 1,500 กิโลเมตร หรืออาจจะมากกว่านั้นก็ได้
VHF DX
การติดต่อระยะที่ไกลเกินกว่า 100 กิโลเมตร จึงเป็นการเอาชนะธรรมชาติ โดยอาศัยสิ่งประดิษฐ์หรือเครื่องมือใช้ประกอบกัน เพราะฉนั้นการติดต่อในระยะเกินกว่าระยะปกติจึงถือว่าเป็นการติดต่อทางไกล หรือ DX ฉนั้นเมื่อเกิดระยะ 100 กิโลเมตร ขึ้นไปแล้วการติดต่อสื่อสารที่หวังกันไว้อาจจะไม่ได้ผล 100 %
การติดต่อระยะไกลจึงต้องคำนึงถึงองค์ประกอบต่าง ๆ ที่มีผลต่อการแพร่กระจายคลื่นเพื่อให้ได้ระยะไกลขึ้นดังนี้
- ความสูงของสายอากาศ (Hight)
- กำลังส่ง (Power)
- ความไวภาครับ (Sensivity)
- อัตราการขยายของสายอากาศ (Antenna Gain)
- ลักษณะทางภูมิศาสตร์ (Geographical)
สายอากาศสำหรับ DX
ชุดสายอากาศหรือสายอากาศที่มี Gain ขยายที่มากพอสมควรหรือสายอากาศหลาย ๆ ต้นมารวมกัน เช่นสายอากาศยากิ นอกจากนั้นความสูงของสายอากาศก็มีส่วนช่วยเพิ่มระยะทางติดต่อให้ไกลขึ้น ส่วนใหญ่นักวิทยุสมัครเล่นจะได้รับอนุญาตให้ตั้งเสาอากาศได้สูงถึง 60 เมตร จึงเป็นโอกาสที่นักวิทยุสมัครเล่นจะได้ติดต่อระยะไกล เป็นอย่างดี ประกอบกับกำลังส่งที่สูง ย่อมทำให้การเดินทางของคลื่นไปได้ไกลมากขึ้น
ความไวในการรับของเครื่องรับก็มีส่วนในการรับสัญญาณทางไกลได้ดีกว่า นอกจากนั้นสายอากาศที่มี Gain สูง ๆ ก็จะรับได้ดีมากเช่นกัน ประการสุดท้าย ลักษณะทางภูมิศาสตร์ ก็เป็นทั้งตัวเสริมการติดต่อให้ไกลขึ้นหรือลดทอนการแพร่กระจายคลื่นหรือดูดกลืนคลื่นวิทยุ
ระยะสายตา LOS (Line of Seight)
สูตรการหาระยะสายตานั้นสิ่งที่เรารู้เป็นข้อมูลเบื้องต้น คือความสูงของสายอากาศจากระดับพื้นดิน มีสูตรการหาระยะสายตาของผ่ายส่งดังนี้
ระยะความสูงของสายอากาศสามารถนำไปแทนในสูตรได้ทันที
สมมุตรว่าสายอากาศของท่านสูง 60 เมตร ก็ให้แทนค่าในสูตร
dt คือระยะสายตาของฝ่ายส่ง (Transmiting Distance)
ht คือความสูงของสายอากาศ (Height)
แทนค่า dt=4 x 7.745 = 30.9 กิโลเมตร
นี่เป็นระยะสายตาจากฝ่ายส่งเพียงฝ่ายเดียว เราต้องหาระยะสายตาของฝ่ายรับด้วยซึ่งก็ใช้สูตรเดียวกัน
สมมุตรว่าฝ่ายรับมีสายอากาศสูง 30 เมตร ก็จะได้ 4 X5.477 = 21.9 กิโลเมตร
เมื่อเราเอาระยะสายตาของทั้งสองฝ่ายมารวมกันเป็นระยะทางรวมทั้งหมด จะได้ 30.9+21.9 = 52.8 กิโลเมตร
ตัวอย่างที่ 1
ถ้าความสูงของสายอากาศฝ่ายส่งสูง 50 เมตร และสายอากาศฝ่ายรับสูง 20 เมตร จะมีระยะสายตารวมเท่ากับเท่าไร
แต่ระยะที่น่าจะไกลสุดคือ นำระยะที่ได้ไปคูณค่า K = 46.08 X 1.64 = 75.57 กิโลเมตร
คลื่นวิทยุเดินทางรอบโลก
คลื่นวิทยุเดินทางได้เร็วเท่ากับแสง คือประมาณ 186,000 ไมล์ต่อวินาที เมื่อเส้นรอบวงของโลกยาวประมาณ 24,890 ไมล์ เพราะฉนั้นคลื่นวิทยุจะใช้เวลาเดินทางรอบโลกเพียง 0.133,817 วินาที หรือ 133,817 uS หรือน้อยกว่า 1/7 วินาที คลื่นวิทยุจะเดินทางได้ 15 รอบโดยใช้เวลาเพียง 2 วินาทีกว่า ๆ เท่านั้น
คลื่นวิทยุเดินทางไปดวงจันทร์
ดวงจันทร์อยู่ห่างจากโลกประมาณ 240,000 ไมล์ คลื่นวิทยุจึงเดินทางไปถึงดวงจันทร์เพียง 1.29 วินาที รวมระยะเวลาเดินทางไปไกลับจะใช้เวลา 2.58 วินาที
- hr = ความสูงของฝ่ายรับ
- dr= ระยะสายตาของฝ่ายรับ
- dlos= ระยะสายตาของฝ่ายรับและส่ง
- dt=ระยะการติดต่อที่ไกลสุด
บทความนี้มาจากหนังสือ HAM NEWS ฉบับที่ 21 ปี พ.ศ.2538
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น