คลื่นวิทยุ AM FM

คลื่นวิทยุ (Radio waves) หรือ เรียกได้อีกชื่อหนึ่งว่า คลื่นพาหะ Carier Wave เป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าชนิดหนึ่งที่เกิดขึ้นในช่วงความถี่วิทยุบนเส้นสเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้า คลื่นวิทยุไม่ต้องอาศัยตัวกลางในการเคลื่อนที่ ใช้ในการสื่อสารมี 2 ระบบคือ A.M. และ F.M. ความถี่ของคลื่น หมายถึง จำนวนรอบของการเปลี่ยนแปลงของคลื่น ในเวลา 1 นาที คลื่นเสียงมีความถี่ช่วงที่หูของคนรับฟังได้ คือ ตั้งแต่ 20 เฮิร์ตถึง 20 กิโลเฮิรตรซ์ (1 KHz =1,000 Hz) ส่วนคลื่นวิทยุเป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าความถี่สูง อาจมีตั้งแต่ 3 KHz ไปจนถึง 300 GHz (1 GHz = พันล้าน Hz) คลื่นวิทยุแต่ละช่วงความถี่จะถูกกำหนดให้ใช้งานด้านต่างๆ ตามความเหมาะสม
ประวัติและความเป็นมา
James Clerk Maxwell เจมส์ เคลิร์ก แมกซ์เวลล์ เป็นผู้ค้นพบระหว่างการตรวจสอบทางคณิตศาสตร์ เมื่อ ปี ค.ศ. 1865 จากการสังเกตคุณสมบัติของแสงบางประการที่คล้ายคลึงกับคลื่น และคล้ายคลึงกับผลการเฝ้าสังเกตกระแสไฟฟ้าและแม่เหล็ก เขาจึงนำเสนอสมการที่อธิบายคลื่นแสงและคลื่นวิทยุในรูปแบบของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่เดินทางในอวกาศ ปี ค.ศ. 1887 เฮนริค เฮิร์ตซ ได้สาธิตสมการของแมกซ์เวลล์ว่าเป็นความจริงโดยจำลองการสร้างคลื่นวิทยุขึ้นในห้องทดลองของเขา หลังจากนั้นก็มีสิ่งประดิษฐ์ต่างๆ เกิดขึ้นมากมาย และทำให้เราสามารถนำคลื่นวิทยุมาใช้ในการส่งข้อมูลผ่านห้วงอวกาศได้
เมื่อ พ.ศ. 2431 นักฟิสิกส์ชาวเยอรมันเชื้อสายยิวผู้หนึ่งชื่อ ไฮน์ริช เฮิรตซ์ ได้ค้นพบ คลื่นเเม่เหล็กไฟฟ้าระหว่างขั้วไฟฟ้าสองขั้วที่เกิดจากการสปาร์ก การค้นพบครั้งนี้ถือได้ว่าเป็นการค้นพบทางวิทยาศาสตร์ครั้งสำคัญที่สุดครั้งหนึ่ง เพราะต่อมาได้มีการนำคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่เฮิรตซ์ค้นพบ (ซึ่งในสมัยนั้นเรียกว่า คลื่นเฮิรตซ์ (Hertzian waves) โดยใน พ.ศ. 2441 มาร์โคนี นักประดิษฐ์ชาวอิตาเลียน สามารถสร้างระบบส่งและรับโทรเลขโดยใช้คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าได้เป็นผลสำเร็จถัดมาอีก 3 ปี คือ ใน พ.ศ. 2444 มาร์โคนี ประสบความสำเร็จครั้งใหญ่เมื่อสามารถส่งคลื่นเฮิรตซ์ข้ามมหาสมุทรแอตแลนติก จากประเทศอังกฤษไปยังนิวฟาวน์แลนด์ ประเทศคานาดา ความสำเร็จของมาร์โคนีเป็นการเปิดโฉมหน้าใหม่ของการติดต่อสื่อสารระยะไกลโดยใช้คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าเป็นครั้งแรก มีผลทำให้การสื่อสารเป็นไปอย่างสะดวกและรวดเร็ว ต่อมาเมื่อมีการผสมสัญญาณเสียง สัญญาณภาพเข้ากับคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าได้ก็ทำให้เกิดวิทยุกระจายเสียง และวิทยุโทรทัศน์ ตามลำดับ

Ø Heinrich Rudoff Hertz ผู้ค้นพบคลื่นวิทยุ

คลื่นวิทยุ (RADIO FREQUENCY : RF) ได้มีการค้นพบทางทฤษฎีโดย JAMES CLERK MAXWELL ใน ค.ศ. 1864 กล่าวไว้ว่า คลื่นวิทยุ คือ คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า ซึ่งมีความเร็วเท่ากับความเร็วของแสง คือ 3*108 เมตร/วินาที ต่อมาในปี ค.ศ. 1877 HEINRICH HERTZ ได้ทำการทดลอง และพิสูจน์ให้ เห็นว่าคลื่นวิทยุมีจริง หลังจากนั้นก็ได้มีการศึกษาค้นคว้าเกี่ยวกับคลื่นวิทยุ และการกระจายคลื่นวิทยุให้ก้าวหน้าต่อไปในปัจจุบัน

Ø Alexander Graham Bell ได้ประดิษฐ์โทรศัพท์ขึ้นใช้ โดยประดิษฐ์เครื่องโทรศัพท์ที่ทำหน้าที่ เปลี่ยนพลังงานเสียงพูดเป็นพลังงานไฟฟ้าส่งไปตามสายค.ศ. 1878 กำเนิดชุมสายโทรศัพท์แบบ Manual (ใช้พนักงานต่อ) แห่งแรก ตั้งขึ้นที่ New Haven Conn., U.S.A. มีผู้เช่าเพียง 21 ราย ค.ศ. 1892 กำเนิดชุมสายโทรศัพท์แบบอัตโนมัติ โดย Almon B. Strowger ชาวอเมริกา เป็นชุมสายแบบ Step by Step

Ø Guglielmo
Marconi มาร์โคนี นักประดิษฐ์ชาวอิตาเลียน สร้างระบบส่งและ รับโทรเลขโดย

ใช้คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าได้เป็นผลสำเร็จ

ความถี่และความยาวคลื่น

เรานิยมแบ่งคลื่นวิทยุออกเป็นย่านความถี่ต่าง ๆ โดยมีหน่วยเป็นเฮิรตซ์( Hertz )

ในประวัติศาสตร์การวิทยุแบ่งคลื่นวิทยุตามความยาวคลื่น (Wavelengh) ความสัมพันธ์ระหว่างความถี่และความยาวคลื่นเป็นไปตามสูตรดังนี้

ในที่นี้ l คือ ความยาวคลื่นมีหน่วยเป็นเมตร

V คือ ความเร็วของคลื่นวิทยุในอากาศ เท่ากับความเร็วของแสง = 3 * 108 เมตรต่อวินาที

f คือ ความถี่มีหน่วยเป็นเฮิรตซ์ ( Hz )
วิทยุเอเอ็มและเอฟเอ็ม หมายถึงระบบการผสมคลื่นเสียงเข้ากับคลื่นวิทยุซึ่งทำได้ 2 วิธีคือ

            1.ระบบเอเอ็ม (AM) หมายถึงระบบการผสมคลื่นที่เมื่อผสมกันแล้วทำให้ความสูงของคลื่นวิทยุเปลี่ยนแปลงไปตามคลื่นเสียง จึงเรียกว่าการผสมทางความสูงของคลื่น (Amplitude Modulation) หรือ AM วิทยุ AM ให้คุณภาพของเสียงไม่ดีนัก เพราะเกิดการรบกวน ได้ง่าย เช่น ถูกรบกวนจากสถานีข้างเคียง เครื่องใช้ไฟฟ้า และที่สำคัญคือการรบกวนจากธรรมชาติ ได้แก่ เวลาฝนตก ฟ้าแลบ ฟ้าผ่า สภาพอากาศที่แปรปรวนมากๆ จะทำให้เสียงขาดหายเป็นช่วงๆ การส่งวิทยุ AM แบ่งความถี่การใช้งานออกเป็นช่วงคลื่น (Band) ต่างๆ ดังนี้
               1.1 LW (Long wave) ความถี่ 30 -300 KHz
               1.2 MW (Medium Wave) ความถี่ 535 -1605 KHz เป็นความถี่ของวิทยุ AM ส่วนใหญ่ที่ใช้ในประเทศไทย จำนวนกว่า 200 สถานี กระจายอยู่ทั่วประเทศ โดยทั่วไปส่งได้ไกลประมาณ 200 กิโลเมตร
               1.3 SW (Shot Wave) ความถี่ 3 -30 MHz คุณภาพเสียงไม่ดี แต่ส่งไปได้ไกลมากนับพันกิโลเมตร จึงสามารถส่งกระจายเสียงได้ถึงข้ามทวีป เช่น สถานีวิทยุกระจายเสียงแห่งประเทศไทย (Radio Thailand) 11.965 MHz และ 9.0655 MHz สถานี BBC ความถี่ที่รับได้ในประเทศไทย 11.910 MHz สถานีวิทยุเสียงอเมริกา หรือ (Voice of America) ความถี่ 11.780 MHz สถานีวิทยุของออสเตเลีย (Radio Australia) ความถี่ 15.40 MHz Radio Japan ความถี่ 15.235 MHz (ยุทธนา สาริยา 2527 : 18)
2.ระบบ เอฟเอ็ม (FM) เป็นการผสมคลื่นทางความถี่ (Frequency Modulation) คือคลื่นวิทยุที่ผสมกับคลื่นเสียงแล้ว จะมีความถี่ไม่สม่ำเสมอ เปลี่ยนแปลงไปตามคลื่นเสียง แต่ความสูงของคลื่นยังคงเดิม วิทยุ FM ส่งด้วยความถี่ 88 -108 MHz ในประเทศไทยมีจำนวนกว่า 100 สถานี กระจายอยู่ตามจังหวัดต่างๆ ทั่วประเทศ ให้คุณภาพเสียงดีเยี่ยม ไม่เกิดสัญญาณรบกวนจากสภาพอากาศแปรปรวน แต่ส่งได้ในระยะประมาณไม่เกินประมาณ 150 กิโลเมตร ปัจจุบันนิยมส่งในแบบ สเตอริโอ ที่เรียกว่าระบบ FM Sterio Multiplex ซึ่งเครื่องรับวิทยุสามารถแยกสัญญาณแอกเป็น 2 ข้าง คือ สัญญาณสำหรับลำโพงด้านซ้าย (L) และ สัญญาณสำหรับลำโพงขวา (R)

หลักการของเครื่องส่งวิทยุ AM

เครื่องส่งวิทยุระบบ AM เป็นวิธีการผสมคลื่นหรือการมอดูเลต (Modulation) ที่ทำให้แอมพลิจูด (Amplitude) ของคลื่นพาหะเปลี่ยนแปลงไปตามแอมพลิจูดของความถี่เสียงหรือสัญญาณข่าวสารที่เข้ามา ซึ่งโดยปกติแล้วก็จะทำให้อัตราการขยาย (Gain) ของภาคขยายความถี่วิทยุ (RF Amplifier) นั้นเปลี่ยนแปลงไปตามแอมพลิจูดของสัญญาณความถี่เสียงนั่นเอง การผสมคลื่นแบบ AM จะนิยมใช้ในการส่งวิทยุกระจายเสียงย่านความถี่กลาง (Medium frequency) หรือเรียกว่า คลื่นกลาง (Medium Wave: MW) และย่านความถี่สูง (High frequency) หรือเรียกว่า คลื่นสั้น (Short Wave: SW)

นอกจากนี้แล้วยังนำมาใช้การส่งสัญญาณวิทยุโทรศัพท์ (Radio telephone) และการ ส่งสัญญาณโทรทัศน์ ซึ่งเป็นการผสมสัญญาณภาพกับคลื่นพาห์เพื่อทำการส่งออกไปในรูปสัญญาณ AM และผสมสัญญาณเสียงกับคลื่นพาห์เพื่อส่งออกไปในรูปสัญญาณ FM

การส่งวิทยุกระจายเสียง AM ในประเทศไทย กำหนดใช้งานในช่วงความถี่ประมาณ 530 kHz – 1,600 kHz โดยมีลักษณะการแพร่กระจายคลื่นวิทยุที่เดินทางไปบนพื้นผิวโลกที่เรียกว่า คลื่นดิน ซึ่งมีความยาวคลื่นที่ยาวมากจึงทำให้เดินทางไปได้ไกลกว่า (losses rise with increasing frequency) คลื่นดินที่ความถี่สูง ๆ ความยาวคลื่นก็จะสั้นลงจะไปไม่ได้ไกล เพราะถูกลดทอนมากเนื่องจากลักษณะภูมิประเทศและสิ่งกีดขวาง เช่น ภูเขาจึงมีผลต่อการแพร่กระจายคลื่น ที่ความถี่ 30 kHz ความยาวคลื่นจะเท่ากับ 10 กิโลเมตร เมื่อเทียบกับภูเขาแล้ว ภูเขายังเล็กกว่าความยาวคลื่น ดังนั้นการลดทอนจึงมีน้อย แต่ที่ความถี่ 3 MHz ความยาวคลื่นเท่ากับ 100 เมตร วัตถุที่ใหญ่กว่าความยาวคลื่น เช่น เนินเขา ตึก อาคาร บ้านพักอาศัยจะมีผลในการ ลดทอนสัญญาณ และเราสามารถใช้ประโยชน์คลื่นดินได้เฉพาะย่าน LF และ MF เท่านั้น

คุณภาพของเสียงระบบ AM ไม่ดีนักเพราะเกิดการรบกวนได้ง่าย เช่น ถูกรบกวนจากสถานีข้างเคียง เครื่องใช้ไฟฟ้า และที่สำคัญคือการรบกวนจากธรรมชาติ ได้แก่ เวลาฝนตก ฟ้าแลบ ฟ้าผ่า สภาพอากาศที่แปรปรวนมากๆ จะทำให้เสียงขาดหายเป็นช่วงๆ

การส่งวิทยุกระจายเสียง มีการกำหนดแถบความถี่เพื่อไม่ให้คลื่นวิทยุจากสถานีที่มีความถี่ใกล้เคียงรบกวนกัน ช่วงกว้างของแถบความถี่ของสถานีวิทยุ AM กำหนดไว้เป็น 10 กิโลเฮิรตซ์ ดังนั้นจะมีสถานีกระจายเสียง AM ทั้งหมด = 1,600-530/10 =107 สถานี และช่วงกว้างของแถบความถี่ของสถานีวิทยุระบบ FM กำหนดไว้ 250 กิโลเฮิรตซ์

ดังนั้นจะมีสถานีวิทยุกระจายเสียง FM ทั้งหมด = (108-88) ×1000/250 = 810 สถานี การส่งคลื่นวิทยุจะส่งในช่วงความถี่สูงมากหรือความถี่ VHF (Very High Frequency)

การส่งคลื่นวิทยุ FM
การแพร่กระจายคลื่น FM
คลื่นตรง (Direct wave propagation) มีลักษณะการแพร่กระจายคลื่นวิทยุเหมือนกับการเดินทางของแสง คือพุ่งเป็นเส้นตรง และการกระจายคลื่นชนิดนี้จะอยู่ในระดับสายตา (Line of Sight) การกระจายคลื่นชนิดนี้จะมีการถ่างของ Radio beam และมีการแตกกระจายหรือสะท้อนได้ เมื่อพบกับสิ่งกีดขวาง เช่นตึก ภูเขาโดยที่ระยะทางของการแพร่กระจายคลื่นจะมากหรือน้อยนั้นต้องขึ้นอยู่กับความสูงของสายอากาศเป็นสำคัญ การแพร่กระจายคลื่นชนิดนี้จะมีผลต่อการแพร่กระจายคลื่นในย่านความถี่ที่สูงกว่าย่าน VHF ขึ้นไปแต่ส่วนใหญ่จะใช้ความถี่ในย่านที่สูงกว่า UHF ขึ้นไปเนื่องจากการใช้ความถี่ในย่าน VHF และUHF (LOW BAND) จะมีการสะท้อนบนพื้นดินด้วย (Reflection propagation) เกิดขึ้นเป็นอย่างมาก

การส่งวิทยุกระจายเสียง FM

การส่งวิทยุกระจายเสียง FM จะมีสถานีวิทยุที่ทำการส่งคลื่นวิทยุกระจายเสียงออกไปมากมายหลายสถานี และช่วงความถี่ในการส่งวิทยุกระจายเสียงระบบ FM ในประเทศไทย กำหนดใช้งานอยู่ในช่วง 88 MHz - 108 MHz และมีความถี่เบี่ยงเบนสูงสุดเท่ากับ ประเทศไทยมีจำนวนกว่า 100 สถานี กระจายอยู่ตามจังหวัดต่างๆ ทั่วประเทศ ให้คุณภาพเสียงดีเยี่ยม ไม่เกิดสัญญาณรบกวนจากสภาพอากาศแปรปรวน แต่ส่งได้ในระยะประมาณไม่เกินประมาณ 150 กิโลเมตรปัจจุบันนิยมส่งในแบบสเตอริโอ ที่เรียกว่าระบบ FM Stereo Multiplex ซึ่งเครื่องรับวิทยุสามารถแยกสัญญาณแอกเป็น 2 ข้าง คือ สัญญาณสำหรับลำโพงด้านซ้าย (L) และสัญญาณสำหรับลำโพงขวา (R)

รูปคลื่นที่ส่งแบบ AM และ FM

หลักการทำงาน คือ สัญญาณเสียงจากไมโครโฟนหรือแหล่งเสียงอื่นๆ จะถูกเปลี่ยนเป็นสัญญาณไฟฟ้า เข้าสู่ภาค Audio Amplifier เพื่อขยายกำลังของสัญญาณเสียง และส่งต่อไปยังภาคของ Modulation โดย สัญญาณที่จะนำมา Modulation ด้วยนั้น คือ สัญญาณจากตัว Oscillator ซึ่งจะผลิตความถี่ได้ในช่วงความถี่ 88 -108 MHz โดยจะต้องมีการเลือกสร้างคลื่นที่ความถี่ใดความถี่หนึ่งในช่วงความถี่ดังกล่าว เพื่อใช้เป็นคลื่นนำพา โดยหลักการ Modulation ของ FM คือ จะนำคลื่นนำพาที่ได้มาปรับความถี่ ตามแอมปลิจูดและความถี่ ของคลื่นเสียงโดยที่เฟสและแอมปลิจูดของคลื่นนำพายังคงที่ จะเปลี่ยนแปลงเฉพาะความถี่เท่านั้น สัญญาณที่ Audio Amplifier Oscillator Modulation RF Amplifier ได้จากการ Modulation (เรียกว่าสัญญาณ RF) จะถูกนำไปขยายสัญญาณความถี่วิทยุให้แรงขึ้น เพื่อที่จะให้ เพียงพอต่อการส่งสัญญาณไปในอากาศ จากนั้นจึงส่งออกไปทางเสาอากาศ

การ Modulation หลักการ Modulation คือ ความถี่ของคลื่น RF ที่ได้จะแปรผันไปตามความถี่และแอมปลิจูด ของคลื่นเสียง เช่น ถ้ามีคลื่นนำพาที่มีความถี่ 100kHz นำมา Modulation กับคลื่นเสียงที่มีความถี่อยู่ที่ 40 Hz คลื่น RF ที่ได้หลังการ Modulation ก็จะมีลักษณะของความถี่ที่เปลี่ยนไปตามค่าแรงดัน (แอมปลิจูด) ถ้าแอมปลิจูดเป็นบวกความถี่ของ RF ก็จะมีค่าสูงขึ้น ในซีกบวกของแอมปลิจูดของคลื่นเสียงจึงก่อให้เกิด ความถี่ของ RF ในช่วงตั้งแต่ 100 ถึง 100 + 0.04 kHz ในทางกลับกัน ถ้าหากแอมปลิจูดเป็นลบ ความถี่ของ RF ก็จะมีค่าต่าง ในซีกลบของแอมปลิจูดของคลื่นเสียงจึงก่อให้เกิดความถี่ของ RF ในช่วงตั้งแต่ 100 - 0.04 ถึง 100 kHz กรณีแอมปลิจูดเป็นศูนย์ความถี่ของ RF จะมีค่าเท่าเดิมเพราะฉะนั้นช่วงห่างความถี่รวมของคลื่น RF รวมนี้ก็จะมีค่า ตั้งแต่ 99.96 ถึง 100.04 kHz ดังรูปด้านล่าง

โดยหากในส่วนของแอมปลิจูดของคลื่นเสียงนี้มีค่าสูงขึ้น ก็จะทำให้ช่วงห่างของความถี่ของ RF มีค่าเปลี่ยนไปด้วย เช่น จากตัวอย่างที่แล้วคลื่นเสียงที่มีความถี่เป็น 40 Hz แต่เมื่อมีแอมปลิจูดที่สูงขึ้นก็จะทำให้ช่วงห่างของความถี่ยาวขึ้นก็คือทำให้ช่วงห่างของความถี่ของ RF ที่เกิดขึ้นก็จะเท่ากับ 99.92-100.08 kHz ดังรูปด้านล่าง

ในทางกลับกันถ้าแอมปลิจูดของคลื่นเสียงที่ความถี่ 40 Hz ต่างก็อาจทำให้ช่วงห่างของความถี่แคบเข้า เช่น อาจเหลือความถี่เป็นช่วงแค่ 99.99 ถึง 100.01 ก็ได้) Sideband Sideband คือ กลุ่มของย่านความถี่ที่ใกล้เคียงกับความถี่ของคลื่นนำพาห์ ซึ่งเป็นผลจากการ Modulation สัญญาณ เช่น เมื่อนำคลื่นพาห์ที่ความถี่ 100 kHz มาผสมกับคลื่นเสียงที่มีความถี่ 40 Hz เมื่อทำการ Modulation แล้วจะมี Sideband ที่ 100.04 kHz - 99.06k Hz ซึ่งจำนวนที่อยู่ระหว่างความถี่นี้ จะมีจำนวนไม่จำกัด Spectrum ที่เห็นจึงเป็นตัวแทนของความถี่บริเวณใกล้เคียง ในความเป็นจริงนั้น Spectrum ที่อยู่ไกลจากความถี่คลื่นนำพาห์จะมีค่าพลังงานและความสำคัญที่น้อยมากจนแทบไม่มีผลในการ วิเคราะห์ การ Modulation สัญญาณคลื่นเสียงกับคลื่นนำพานั้น จะได้ผลลัพธ์เป็นสัญญาณที่มีความถี่ใกล้เคียง กับค่าความถี่เฉพาะที่สถานีนั้นครอบครองอยู่ เช่น สถานีหนึ่งส่งกระจายเสียงที่ความถี่ 100MHz จะมีแบนด์วิธ ที่ครอบคลุม Sideband สัญญาณที่ส่งออกไป โดย FCC ได้กำหนดไว้ว่าการส่งวิทยุ FM นั้นมี Bandwidthได้ สูงสุด 150kHz ดังรูปด้านกรอบบน แต่เพื่อไม่ให้มีการชนกันของคลื่นที่มีความถี่ใกล้เคียงกันจึงมีการเพิ่มส่วน กันชนกันของคลื่นทำให้ในหนึ่งคลื่นจะมีความถี่รวมกับส่วนกันชนแล้ว 200 kHz ดังรูปที่กรอบด้านล่าง คือ การจำลองสถานีที่มีการกระจายเสียงย่านความถี่ใกล้กัน จะเห็นว่าสัญญาณที่ทั้งสองส่งมาจะไม่ทับซ้อนกัน เนื่องจากช่องว่างระหว่างแบนด์วิธของทั้งสองสถานีจะถูกละเอาไว้เพื่อใช้แบ่งแยกกันระหว่างสถานี ช่องสัญญาณการส่งสัญญาณ FM นั้นในแต่ละสถานีจะใช้ Bandwidth 200 kHz ซึ่ง Bandwidth ที่ใช้ในการ ส่งสัญญาณจริงๆ นั้น คือ 150 kHz แต่จะมีช่องว่างภายในแบนด์วิธในช่วงที่เหลือ คือ ที่ความถี่ +25 kHz และ -25 kHz เช่น ถ้าส่งที่ความถี่ 100 MHz จะใช้คลื่นความถี่ในช่วง 99.925 -100.075 MHz ในการส่งข้อมูล สัญญาณ

และเว้นเป็นช่องว่างกันชนในช่วง 99.900 - 99.925 และ 100.075 - 100.100 รวมเป็น 200 kHz เพื่อให้การ ส่งสัญญาณออกอากาศทำได้พร้อมๆ กันหลายสถานี แม้จะมีสถานีอยู่ใกล้ๆ กันในคลื่นวิทยุภายในหนึ่ง ช่วงเวลาจึงนำพาข้อมูล (Carry information) ของแต่ละสถานีที่ออกอากาศได้พร้อมๆ กัน ซึ่งไม่เป็นปัญหา เมื่อผู้ฟังต้องการฟังเฉพาะบางรายการ ส่วนวิธีการที่ทำให้สามารถเลือกรับฟังได้นั้น อยู่ที่หัวข้อต่อไป ในการส่ง วิทยุ FM นั้นจะอยู่ในความถี่ช่วง 88-108 MHz ซึ่งมี Bandwidth รวม 20 MHz ดังนั้นจะมีสถานีวิทยุที่ส่งได้ โดยไม่รบกวนกัน คือ 20 MHz/200 kHz หรือประมาณ 100 สถานี ซึ่งในปัจจุบันนี้ในเมืองไทยโดยเฉพาะในกรุงเทพมีการใช้ Bandwidth ของ FM ค่อนข้างเต็มแล้ว คือ มีคลื่นวิทยุตั้งแต่ 88.00, 88.25, 88.5, 88.75, 90.00 ไล่ไปเรื่อยๆ ซึ่งมีประมาณ 80 สถานี ซึ่งถ้าจะให้มีสถานีเพิ่มขึ้นอีกให้ครบ 100 สถานีคงจะไม่ได้เพราะในทางปฏิบัติจริงอาจ มีการใช้ Bandwidth ที่เกินไปบ้าง จะเห็นได้จากแม้ในกรุงเทพจะมีสถานีแค่ 80 สถานี ก็เกิดการรบกวนกัน เหตุผลที่มี Bandwidth เกินอาจเนื่องจากอุปกรณ์ที่ไม่ได้มาตรฐาน เช่น สถานีวิทยุชุมชนมักใช้เครื่องส่งราคา ถูกที่ไม่มีคุณภาพทำให้มีการฟุ้งกระจายของคลื่น คือใช้ Bandwidth ที่สูงเกินไปทำให้มีความถี่บางส่วนถูก ส่งไปในย่านของความถี่ของสถานีอื่นทำให้เกิดการกวนกับสัญญาณในคลื่นหลักอื่นๆ ได้ จะเห็นว่าการส่งวิทยุกระจายเสียงระบบ AM และ ระบบ FM เป็นการนำเอาสัญญาณเสียงจากแหล่ง ต่างๆ ในห้องส่งกระจายเสียง เช่น ไมโครโฟน เทปคาสเสท จากแผ่นเสียงหรือแผ่นซีดี มารวมกับคลื่นวิทยุ หรือสัญญาณวิทยุ ในอุปกรณ์เครื่องส่ง เพื่อให้คลื่นวิทยุเป็นตัวพาห์นำออกอากาศแพร่ไปยังเครื่องรับ โดยการ กระจายเสียง ระบบ AM เป็นการผสมคลื่นเสียงกับคลื่นวิทยุตามความกว้างของคลื่นส่วนระบบ FM เป็นการ ผสมคลื่นเสียงกับคลื่นวิทยุตามความถี่ของคลื่นซึ่งแต่เดิมการผสมสัญญาณเสียงกับสัญญาณวิทยุหรือการ Modulation จะออกมาในรูปสัญญาณแบบ Analog หมายถึงการส่งสัญญาณเสียงและสัญญาณวิทยุออกมา ในรูปคลื่นซายน์ (Sine Wave) ซึ่งมีลักษณะคล้ายกับคลื่นน้ำมีความต่อเนื่องกันแต่มีขนาดของสัญญาณไม่คงที่ การเปลี่ยนแปลงของสัญญาณเป็นแบบค่อยเป็นค่อยไป และแปรผันตามเวลา การส่งสัญญาณแบบ Analog เช่น การส่งวิทยุกระจายเสียงระบบ AM แม้จะให้เสียงตรงตามต้น เสียงเดิมแต่การส่งสัญญาณแบบ Analog อาจถูกรบกวนจากบรรยากาศและอุปกรณ์ไฟฟ้าต่างๆ จนทำให้ สัญญาณเกิดการผิดเพี้ยนได้ ส่วนการส่งวิทยุกระจายเสียงระบบ FM นั้น ถึงแม้จะมีคุณภาพของเสียงดี และมีความเพี้ยนของ สัญญาณน้อยกว่าระบบ AM แต่ใช้แถบความถี่ในการส่งสัญญาณกว้างมากเมื่อเทียบกับความถี่ที่มีอยู่อย่าง จำกัด ซึ่งต้องรักษาพื้นที่ในแถบความถี่วิทยุไว้เพื่อใช้งานสื่อสารประเภทอื่นอีก เมื่อมีข้อจำกัดดังกล่าวมาแล้ว จึงได้มีการพัฒนาระบบการส่งสัญญาณที่มีประสิทธิภาพมากกว่าเดิม นั่นก็คือ การส่งสัญญาณ วิทยุกระจายเสียง ในระบบ Digital

ความแตกต่างระหว่าง AM FM

AMใช้คลื่นขนาดกลาง (ความยาวคลื่นระหว่าง 100-1,000 เมตร)ในการส่งกระจายเสียงในขณะที่ FM ใช้คลื่นสั้น (ความยาวคลื่นระหว่าง 1-10 เมตร) หรือคลื่นสั้นพิเศษ (ความยาวระหว่าง 0.1-1 เมตร) การใช้ FM ในการส่งคลื่นวิทยุกระจายเสียงจะสามารถยกระดับคุณภาพของเสียงให้ดีขึ้น ป้องกันเสียงรบกวนได้ (เนื่องจากรูปแบบของเสียงรบกวนจำนวนมากคล้ายคลึงกับ AM )นอกจากนี้ขอบเขตความถี่ยังกว้างกว่า ดังนั้นการกระจายเสียงในระบบสเตอริโอจึงมักใช้ FM

คลื่นวิทยุมีคุณสมบัติที่น่าสนใจ

คลื่นวิทยุมีสมบัติที่น่าสนใจอีกประการหนึ่ง คือ สามารถหักเหและสะท้อนได้ที่บรรยากาศชั้นไอโอโนสเฟียร์ บรรยากาศในชั้นนี้ประกอบด้วยอนุภาคที่มีประจุไฟฟ้าอยู่เป็นจำนวนมาก เมื่อคลื่นวิทยุเคลื่อนที่มาถึงจะสะท้อนกลับสู่ผิวโลกอีก สมบัติข้อนี้ทำให้สามารถใช้คลื่นวิทยุในการสื่อสารเป็นระยะทางไกลๆได้แต่ถ้าเป็นคลื่นวิทยุที่มีความถี่สูงขึ้น

ข้อดี
1. มีการกระจายเสียงครอบคลุมพื้นที่ได้อย่างกว้างขวาง มีจำนวนสถานีมาก ทำให้สามารถส่งข่าวสารไปยังผู้ฟังได้จำนวนมาก
2. มีความรวดเร็วในการส่งข่าวสาร ทำให้ผู้ฟังได้รับข่าวสารอย่างรวดเร็วและทันต่อเหตุการณ์
3. เป็นสื่อที่มีผลทางจิตวิทยาสูง เพราะน้ำเสียง ลีลาในการพูดหรือเสียงประกอบ สามารถทำให้เกิดจินตนาการได้เป็นอย่างดี
4. เป็นสื่อที่มีค่าใช้จ่ายต่ำ เมื่อเปรียบเทียบกับสื่ออื่น ๆ ทำให้สามารถสร้างความถี่และการเข้าถึงผู้บริโภคได้มาก
5. สามารถเลือกกลุ่มผู้ฟังได้ โดยเลือกโฆษณาในรายการหรือเวลาที่เหมาะสมกับสภาพตลาดและสถานการณ์ได้เป็นอย่างดี
6. เป็นสื่อที่มีความยืดหยุ่น ผู้โฆษณาสามารถปรับเปลี่ยนข้อความโฆษณาให้เหมาะสมกับสภาพตลาดและสถานการณ์ได้อย่างง่ายดาย
7. เข้าถึงกลุ่มเป้าหมาย ผู้ที่อ่านหนังสือไม่ออกก็สามารถรับฟังได้ ครอบคลุมบริเวณพื้นที่กว้างขวางมาก
8. ให้ความรู้สึกเป็นกันเองกับผู้ฟัง สร้างความใกล้ชิด ซ้ำยังพกติดตัวได้ตลอดเวลา
9. สามารถฟังไปด้วยและทำงานอื่นไปด้วยได้

ข้อเสีย
1. มีข้อจำกดด้านการสร้างสรรค์ ขาดการจูงใจด้านภาพ ไม่สามารถสาธิตการทำงานของสินค้าหรือบริการได้
2. อายุของข่าวสารสั้น หากผู้ฟังพลาดรายการโฆษณา จะไม่สามารถย้อนมารับฟังได้อีก
3. มีการแบ่งแยกกลุ่มผู้ฟัง เพราะมีรายการให้เลือกฟังมาก ผู้ฟังสามารถเลือกฟังได้หลายสถานี อาจทำให้พลาดข่าวสารที่นำเสนอ
4. มีความยุ่งยากในการซื้อสื่อ เนื่องจากมีจำนวนสถานีมาก ทำให้ยากต่อการเลือกเวลาและสถานี
5. ข้อมูลวิจัยผู้ฟังมีจำกัด มีปัญหาในการวัดปริมาณผู้ฟัง ทำให้ผู้วางแผนโฆษณาขาดข้อมูลที่จะใช้เป็นเกณฑ์ในการซื้อเวลาวิทยุกระจายเสียง
เป็นสื่อโฆษณาที่เข้าถึงกลุ่มผู้บริโภคได้อย่างกว้างขวางในเวลาอันรวดเร็ว ทำให้ข้อมูลมีความทันสมัย สามารถสร้างความถี่ได้ด้วยต้นทุนที่ต่ำ แต่
มีข้อจำกัดในด้านภาพและอายุของข่าวสารที่สั้น ประกอบกับการที่ผู้ฟังมักทำกิจกรรมอื่น ๆ ไปด้วย ทำให้ความสนใจในข่าวสารข้อมูลลดลง วิทยุกระจายเสียงจึงเหมาะที่จะเป็นสื่อเสริมโดยการโฆษณาให้บ่อยเพื่อเตือนความจำ การเลือกสถานี รายการและเวลาที่เหมาะสมสอดคล้องกับสินค้าหรือบริการ จะทำให้แผนการรณรงค์โฆษณาเกิดประสิทธิภาพ

เทคโนโลยีไร้สายที่พบมากที่สุดในปัจจุบันนี้ใช้คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า เช่น คลื่นวิทยุ ซึ่งอาจใช้ในระยะทางสั้นๆไม่กี่เมตรสำหรับโทรทัศน์ หรือไกลเป็นล้านกิโลเมตรลึกเข้าไปในอวกาศสำหรับวิทยุ การสื่อสารไร้สายรวมถึงหลากหลายชนิดของการใช้งานอยู่กับที่, เคลื่อนที่และแบบพกพา ได้แก่ วิทยุสองทาง, โทรศัพท์มือถือ, ผู้ช่วยดิจิตอลส่วนตัว (personal digital assistants หรือ PDAs) และเครือข่ายไร้สาย ตัวอย่างอื่น ๆ ของการประยุกต์ใช้เทคโนโลยีวิทยุไร้สายรวมถึง GPS, รีโมตประตูโรงรถ เม้าส์คอมพิวเตอร์ไร้สาย, แป้นพิมพ์และชุดหูฟังไร้สาย, หูฟังไร้สาย, เครื่องรับวิทยุไร้สาย, โทรทัศน์ผ่านดาวเทียมไร้สาย, เครื่องรับโทรทัศน์ทั่วไปและโทรศัพท์บ้านไร้สาย

แบบทดสอบ 📙📗

1. สถานีวิทยุกระจายเสียงแห่งหนึ่งออกอากาศด้วยคลื่น 100 เมกะเฮิรตซ์ ถ้าท่านต้องการ
สร้างเสาอากาศสำหรับรับคลื่นของสถานีวิทยุกระจายเสียงนี้ ความยาวที่เหมาะสมของสายอากาศที่ท่านสร้างจะเป็นเท่าใด
ก. 0.75 m
ข. 1.0 m
ค. 1.5 m
ง. 3.0 m

2. คลื่นวิทยุที่ส่งออกจากสถานีวิทยุสองแห่ง มีความถี่ 90 เมกะเฮิร์ตซ์ และ 100 เมกะเฮิร์ตซ์ ความยาวคลื่นของคลื่นวิทยุทั้งสองนี้ต่างกันเท่าใด
ก. 3.33 m
ข. 3.00 m
ค. 0.33 m
ง. 0.16 m

3. คลื่นวิทยุในช่วง AM จะอยู่ในย่านความถี่วิทยุ
ก. VLF
ข. MF
ค. HF
ง. VHF

4. คลื่นวิทยุ FM ความถี่ 88 เมกะเฮิร์ตซ์ มีความยาวคลื่นเท่าใด กำหนดให้ความเร็วของคลื่นวิทยุเท่ากับ3.0 x 108 เมตร/วินาที
ก. 3.0   เมตร
ข. 3.4   เมตร
ค. 6.0   เมตร
ง. 6.8   เมตร

5. คลื่นวิทยุ F.M. มีช่วงความถี่เท่าใด
ก. 88 - 108   kHz
ข. 88 - 108   MHz
ค. 530 - 1600   kHz
ง. 530 - 1600   MHz

6. สถานีโทรทัศน์ใช้วิธีส่งเสียงและภาพในระบบใดตามลำดับ
ก. A.M. - A.M.
ข. A.M. - F.M.
ค. F.M. - A.M.
ง. F.M. - F.M.

7. ชั้นบรรยากาศที่มีผลต่อการรับ-ส่ง วิทยุมากที่สุด คือ
ก. โทรโพสเฟียร์
ข. สตาร์โทสเฟียร์
ค. ไอโอโนสเฟียร์
ง. ถูกทุกข้อ

8. องค์ประกอบของคลื่น ช่วงที่เป็นส่วนสูงของคลื่นเรียกว่า
ก. ความถี่
ข. แอมปลิจูด
ค. คาบเวลา
ง. ความยาวคลื่น

9. ความถี่เสียงมีความถี่ระหว่าง
ก. 20 Hz- 200Hz
ข. 20 Hz - 2000 Hz
ค. 20 Hz - 20KHz
ง. 20Hz - 200KHz

10. เครื่องส่งแบบ AM เรียกการผสมแบบ
ก. Amplitude Mod
ข. Frequency Mod
ค. Phase Mod
ง. ถูกข้อ ก. และ ข.

อ้างอิง
ทนง โชติสรยุทธ์. รวมบทความและโครงงาน วิทยุสมัครเล่น1.
ซีเอ็ดยูเคชั่น (2537).
ร.ต.อ.สุชาติ กังวารจิตต์. เครื่องรับส่งวิทยุและระบบวิทยุ
สื่อสาร. ซีเอ็ดยูเคชั่น (2521).
สสวท. กระทรวงศึกษาธิการ (2532) หนังสือเรียนวิชาฟิสิกส์ เล่ม
6. กรุงเทพฯ โรงพิมพ์คุรุสภาThe Invention of Radio
A Gallery of Electromagnetic Personalities
Warren, M.L. (1979) Introductory Physics San Francisco : Freeman.
Gannon, R. (1983) Electromagnetic Pollution are they zapping you?
Popular Science : p.96-100.
[ระบบออนไลน์]. แหล่งที่มา http://hq.prd.go.th/engineer/download/Genenal
/Knowledge%20Technician_Radio.pdf. (17 กรกฏาคม 2560).
[ระบบออนไลน์]. แหล่งที่มา www.viospeed.com/wp-
content/uploads/2015/04/AM-FM.ppt.
(17 กรกฏาคม 2560).
[ระบบออนไลน์]. แหล่งที่มา https://wiki.stjohn.ac.th/groups/poly_electronics
/wiki/b5310/_FM.html. (17 กรกฏาคม 2560).
[ระบบออนไลน์]. แหล่งที่มา https://wiki.stjohn.ac.th/groups/poly_
electronics/wiki/cff42/_AM.html. (17 กรกฏาคม 2560).