ระบบสื่อสารระหว่างดาวเทียมกับภาคพื้นโลก

ระบบสื่อสารระหว่างดาวเทียมกับภาคพื้นโลก

    

ดาวเทียมสื่อสาร (อังกฤษ: communication satellite หรือเรียกสั้นๆ ว่า comsat) เป็นดาวเทียมที่มีจุดประสงค์เพื่อการสื่อสารและโทรคมนาคม จะถูกส่งไปในช่วงของอวกาศเข้าสู่วงโคจรโดยมีความห่างจากพื้นโลกโดยประมาณ 35.786 กิโลเมตร ซึ่งความสูงในระดับนี้จะเป็นผลทำให้เกิดแรงดึงดูดระหว่างโลกกับดาวเทียม ในขณะที่โลกหมุนก็จะส่งแรงเหวี่ยง ทำให้ดาวเทียมเกิดการโคจรรอบโลกตามการหมุนของโลก

  ดาวเทียมสื่อสาร พัฒนาขึ้นมาเพื่อหลีกเลี่ยงข้อจำกัดของสถานีรับส่งไมโครเวฟบนผิวโลกโดยเป็นสถานีรับส่งสัญญาณไมโครเวฟบนอวกาศ ในการส่งสัญญาณต้องมีสถานีภาคพื้นดินคอยทำหน้าที่รับและส่งสัญญาณขึ้นไปบนดาวเทียมที่โคจรอยู่สูงจากพื้นโลกประมาณ 35,600 กิโลเมตร โดยดาวเทียมเหล่านั้นจะเคลื่อนที่ด้วยคามเร็วที่เท่ากับการหมุนของโลก จึงเสมือนกับดาวเทียมนั้นอยู่นิ่งกับที่ขณะที่โลกหมุนรอบตัวเอง ทำให้การส่งสัญญาณไมโครเวฟจากสถานีหนึ่งขึ้นไปบนดาวเทียม และการกระจายสัญญาณจากดาวเทียมลงมายังสถานีตามจุดต่างๆ บนผิวโลก เป็นไปอย่างแม่นยำ นอกจากนี้ยังมีการใช้งานดาวเทียมในการระบุตำแหน่งบนพื้นโลกเรียกว่าระบบจีพีเอส โดยบอกพิกัดเส้นรุ้งและเส้นแวงของผู้ใช้งานเพื่อใช้ในการนำทาง

ดาวเทียมสื่อสารหรือเรียกอีกอย่างหนึ่งว่าดาวเทียมโทรคมนาคม เป็นดาวเทียมที่ใช้ประโยชน์ในการสื่อสารภายในและระหว่างประเทศ โดยดาวเทียมของประเทศใดประเทศหนึ่ง มักจะอยู่สูงในระดับประมาณ 36,000 กิโลเมตรเหนือประเทศนั้นๆดาวเทียมสื่อสารจึงเป็นดาวเทียมค้างฟ้าที่อยู่คงที่บนฟ้าของประเทศใดประเทศหนึ่งตลอดเวลา ดาวเทียมไทยคมเป็นดาวเทียมสื่อสารดวงแรกของประเทศไทย ถูกส่งขึ้นสู่อวกาศโดยจรวดอารีอานขององค์การอวกาศยุโรบที่แฟรนกิอานา ที่ตำแหน่งเหนือละติดจุด 7 องศาเหนือและลองจิจุด 78.5 องศาตะวันออก สถานีภาคพื้นดินส่งสัญญาณขึ้นสู่ดาวเทียมอยู่ที่ ถนนรัตนาธิเบศร์ อำเภอเมือง จังหวัดนนทบุรี

ดาวเทียมค้างฟ้า ดาวเทียมค้างฟ้า คือ ดาวเทียมที่อยู่ ณ ตำแหน่งเดิมบนท้องฟ้า เพราะใช้เวลาโคจรรอบโลกครบรอบเท่ากับโลกหมุนรอบตัวเองพอดี เท่ากับ 23 ชั่วโมง 56 นาที ที่ระดับความสูง 35,786 กิโลเมตร เหนือเส้นศูนย์สูตร มีความเร็วในการโคจรประมาณ 3,070 เมตรต่อวินาที การส่งดาวเทียมสื่อสารหรือดาวเทียมโทรคมนาคมจะใช้ยานขนส่งอวกาศหรือจรวดส่งขึ้นไป

เป็นดาวเทียมค้างฟ้าคือปรากฏอยู่นิ่งบนท้องฟ้าเพื่อรับส่งคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าเป็นคลื่นวิทยุ โทรทัศน์ โทรศัพท์ โทรสารและอื่นๆ

องค์ประกอบสำคัญของดาวเทียม องค์ประกอบสำคัญของดาวเทียม ประกอบด้วย สายอากาศสื่อสาร เครื่องรับ-ส่งวิทยุ ทำหน้าที่ประมวลสัญญาณที่เข้า-ออก สายอากาศสื่อสารก่อนที่จะส่งต่อไปยังพื้นดิน แผงเซลล์แสงอาทิตย์ทำหน้าที่เปลี่ยนแสงอาทิตย์เป็นพลังงานไฟฟ้า แบตเตอรี่ ทำหน้าที่เก็บพลังงานไฟฟ้าสำหรับใช้ กรณีมีปัญหาไม่ได้รับแสงอาทิตย์ชั่วคราว เช่น ในช่วงเกิดสุริยุปราคา ดวงอาทิตย์ถูกบดบัง กำลังไฟฟ้าสูงสุดอาจถูกใช้ถึง 300-600 วัตต์ เครื่องวัด

แสง ทำหน้าที่ปรับตำแหน่งดาวเทียมกับโลกและดวงอาทิตย์ให้อยู่ในตำแหน่งที่ถูกต้องเสมอ จรวดขนาดเล็กทำหน้าที่รักษาการหมุน และการหันตัวของดาวเทียม

สถานีควบคุมดาวเทียมให้อยู่ในวงโคจรที่ถูกต้อง สถานีภาคพื้นดินชนิดต่างๆ การเชื่อมโยงระหว่างสถานีภาคพื้นดินกับผู้ใช้บริการ การเชื่อมต่อกับเครือข่ายการสื่อสารภาคพื้นดิน

ระบบไมโครเวฟ

ระบบไมโครเวฟ

ระบบไมโครเวฟที่ใช้เชื่อมโยงระหว่างระบบโทรศัพท์

      คลืนไมโครเวฟ โดยอ้างอิงจากย่านความถี่ (๑ จิกะเฮิร์ตซ์ ถึง ๑๐๐ จิกะเฮร์ตซ์) มีการประยุกต์ใช้หลากหลายรูปแบบ เช่นระบบสื่อสารผ่าน
ดาวเทียม ระบบโทรศัพท์เคลื่อนที่ ระบบนำทาง ระบบตรวจสอบวัตถุต้องสงสัยหรือเรดาห์ (Radar) ตลอดจนใช้ในตู้อบไมโครเวฟเพื่อทำความร้อนให้กับอาหาร สำหรับระบบสื่อสารโทรคมนาคม คลื่นมโครเวฟจะมีบทบาทหลักในการเชื่อมโยงระบบสื่อสารข้อมูล ในรูปแบบของการสื่อสารไร้สาย (Microwave Link) ที่ใช้งานความถี่ตั้งแต่ ๒ จิกะเฮิร์ตซ์ขึ้นไป ส่วนหนึ่งของระบบโทรศัพท์เคลื่อนที่ เป็นตัวอย่างการเชื่อมโยงระบบสื่อสารข้อมูลระหว่างสถานีฐานกับชุมสายโทรศัพท์เคลื่อนที่แบ่งได้เป็น ๔ รูปแบบ คือ ๑) แบบใช้สาย ผ่านคู่สายเช่าของเครือข่ายโทรศัพท์แบบดิจิทัล ๒) แบบไร้สาย ผ่านคลื่นวิทยุย่านความถี่ ๘๐๐
เมกะเฮิร์ตซ์ ๓) แบบไร้สาย ผ่านคลื่นไมโครเวฟ และ ๔) แบบใช้สายเส้นใยนำแสง
    ในการใช้งานจะมีการเลือกใช้รูปแบบการเชื่อมโยงระบบสื่อสารข้อมูล ที่เหมาะสมกับสถานที่และลักษณะการใช้งาน กล่าวคือ หากมีความต้องการด้านความจุของระบบสื่อสาร (ข้อมูลปริมาณมาก) การสื่อสารผ่านคู่สายเช่า คลื่นไมโครเวฟและเส้นใยนำแสงจะเป็นทางเลือกที่เหมาะสม คู่สายเช่าและเส้นใยนำแสงจะเป็นทางเลือกที่ดีกว่าถ้ามีการจัดวางเครือข่ายในพื้นที่ใช้งานอยู่แล้ว แต่ถ้าไม่มีเครือข่ายดังกล่าวติดตั้งในพื้นที่ การสื่อสารผ่านอุปกรณ์ไมโครเวฟที่ติดตั้งบนเสาสูงก็เป็นทางเลือกที่ดี เพราะการติดตั้งทำได้รวดเร็วและต้นทุนต่ำ

 หลักการพื้นฐาน
     การเดินทางของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีความถี่ในย่านไมโครเวฟ (Microwave Propagation) จะมีการลักษณะเดินทางเป็นเส้นตรง ถูกจัดอยู่ในรูปแบบของคลื่นอวกาศ (Space Wave) ดังแสดงในรูปที่ ๓ การเดินทางของคลื่นผ่านชั้นบรรยากาศของโลกมีการหักเหทิศทางของสัญญาณน้อย ซึ่งเหมาะสมกับการเชื่อมโยงระบบสื่อสาร อย่างไรก็ตามหากคลื่นไมโครเวฟเดินทางผ่านจุดที่มีการสะสมของฝุ่นควัน อาจทำให้เกิดการลดทอนและการหักเหทิศทางของสัญญาณได้
      การเชื่อมโยงระบบสื่อสารข้อมูลโดยคลื่นไมโครเวฟ มีลักษณะการติดตั้งใช้งานแบบจุดต่อจุด (ฮอบ:Hop) ต่อเนื่องกันไปบนพื้นดิน
(Terrestrial Microwave) เพื่อส่งสัญญาณเสียง ภาพเคลื่อนไหว หรือข้อมูลใดๆ ที่ถูกแปลงให้อยู่ในรูปแบบของสัญญาณดิจิทัล
จำนวนหลาย ๆ ช่องสัญญาณ จากสถานีต้นทางไปยังสถานีปลายทาง
       ลักษณะการใช้งานคลื่นไมโครเวฟ โดยสายอากาศที่ใช้ เป็นแบบมีทิศทาง (Directional Antennas) ติดตั้งอยู่บนเสาสูง
และมีระยะห่างจากพื้นดิน ๑๐๐ ถึง ๒๐๐ ฟุต ระยะห่างระหว่างสถานีส่งและสถานีรับจะถูกจำกัดในช่วง ๓๐ ถึง ๕๐ กิโลเมตร หรือระยะเส้นสายตา
(Line-of-Sight) เนื่องจากคลื่นไมโครเวฟเดินทางเป็นเส้นตรง แต่ผิวโลกมีลักษณะโค้ง ถ้าระยะห่างระหว่างสถานีมีค่ามากเกินระยะดังกล่าว
คลื่นไมโครเวฟจากสถานีต้นทางจะถูกหักเหโดยขอบโลกหรือวัตถุต่าง ๆ บนพื้นโลก ทำให้คลื่นไมโครเวฟไม่สามารถเดินทางไปถึงสถานีปลายทางได้
การติดตั้งอุปกรณ์บนเสาที่สูงขึ้น ก็จะสามารถเพิ่มระยะทางในการสื่อสารได้ไกลมาขึ้น

     ความถี่ใช้งานในการเชื่อมโยงระบบสื่อสารผ่านคลื่นไมโครเวฟ จะเห็นได้ว่าการใช้ความถี่สูงขึ้น ส่งผลให้แถบความถี่ใช้งานมีค่ามากขึ้น จำนวนช่องสัญญาณเพิ่มขึ้นหรือกล่าวได้ว่าสามารถส่งข้อมูลได้จำนวนมากขึ้น เมื่อเพิ่มความถี่ขึ้นไปถึงจุด ๆ หนึ่ง ระยะทางในการสื่อสารขั้นต่ำระหว่างสถานีจะลดลง ซึ่งเป็นผลจากคุณสมบัติของคลื่นไมโครเวฟความถี่สูง ซึ่งแม้ไม่มีผลกระทบจากเมฆหมอกหรือฝุ่นควัน แต่ในขณะที่ฝนตก ทั้งขนาดของเม็ดฝนและอัตราการตกของฝนจะมีผลกระทบต่อการลดทอนของสัญญาณ ดังนั้นการออกแบบติดตั้งระบบไมโครเวฟความถี่สูงจึงต้องมีการประมาณการฝนตกในพื้นที่นั้น ๆ ก่อน อาจจะต้องลดระยะทางลงเพื่อให้ระบบสามารถทำงานได้ตลอด

ความถี่(GHz)
แถบกว้างความถี่(MHz)
ระยะทางขั้นต่ำ  (km)

ในกรณีที่สถานีต้นทางและปลายทางมีระยะทางห่างกันมาก จะมีการเพิ่มสถานีทวนสัญญาณ (Relay Station) ระหว่างสถานีดังกล่าวและในกรณีที่มีอุปสรรคในการติดตั้งระบบในพื้นที่ หรือต้องการรับส่งในพื้นที่กว้างหรือระยะทางไกล ก็สามารถใช้ดาวเทียมเป็น
สถานีทวนสัญญาณได้ (Satellite Microwave) แต่ต้องเพิ่มต้นทุนในการเช่าใช้ช่องสัญญาณดาวเทียม ระบบสื่อสาร

 เทคโนโลยี
     เนื่องจากคลื่นไมโครเวฟเป็นคลื่นความถี่สูงและเดินทางเป็นเส้นตรง อุปกรณ์ที่ใช้ในระบบ เช่นเครื่องรับ-ส่งสัญญาณ สายส่งสัญญาณหรือสายอากาศ จะถูกออกแบบขึ้นเป็นพิเศษเพื่อความเหมาะสมในการใช้งาน โดยมีรายละเอียดดังต่อไปนี้

       ๑ อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ในการสื่อสารไมโครเวฟ
๑.๑ หลอดสูญญากาศ (Vacuum Tube)
              หลอดสุญญากาศในการสื่อสารไมโครเวฟ ทำหน้าที่หลักในการขยายสัญญาณความถี่สูง (Amplifier) มีใช้ทั้งในภาคส่งและภาครับสัญญาณ มีหลายชนิดแต่ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายคือ ทราเวลลิ่งเวฟทิวบ์ (Traveling-wave Tube: TWT) ซึ่งแบ่งย่อยออกได้เป็นสี่ชนิด ตามลักษณะการใช้งาน
๑.๒ อุปกรณ์สารกึ่งตัวนำ
              เนื่องจากหลอดสูญญากาศมีขนาดใหญ่ กำลังขยายสูง และมีความยุ่งยากในการใช้งาน อุปกรณ์สารกึ่งตัวนำที่มีขนาดเล็ก สัญญาณรบกวนต่ำและกำลังขยายที่น้อยกว่า จึงถูกนำมาปรับใช้กับบางส่วนในระบบสื่อสาร เช่น ภาครับสัญญาณ วงจรสร้างสัญญาณความถี่สูง (Oscillator) รวมถึงภาคส่งสัญญาณที่มีกำลังส่งต่ำถึงปานกลาง
๑.๓ แผ่นวงจรพิมพ์และการออกแบบ
              แผ่นวงจรพิมพ์ที่ใช้ในงานย่านความถี่ไมโครเวฟ จะสร้างขึ้นโดนวัสดุที่แตกต่างออกไป และในการออกแบบเส้นลายวงจร จะต้องคำนึงถึงค่า
อิมพิแดนซ์ของเส้นลายวงจรเพราะถือว่าเป็นสายส่งสัญญาณ(Transmission Line) ชนิดหนึ่ง นอกจากนั้นวงจรบางส่วน เช่นวงจรกรองความถี่ ก็สามารถ
ออกเส้นลายวงจรเพื่อทำหน้าที่เป็นวงจรดังกล่าวได้

       ๒ สายส่งสัญญาณ (Transmission Line)
       สายส่งสัญญาณที่ใช้ในระบบสื่อสารไมโครเวฟ มีอยู่ สองลักษณะคือ สายโคแอค(Coaxial)และท่อนำคลื่น (Wave Guide) โดยทั่วไปสายโคแอคจะใช้งานในระบบสื่อสารที่ใช้ความถี่ไม่เกิน ๑๘ จิกะเฮิร์ตซ์ และมีกำลังส่งไม่เกิน ๑ กิโลวัตต์ ส่วนท่อนำคลื่นจะมีการใช้งานที่ความถี่ ๑ จิกะเฮิร์ตซ์ ขึ้นไป การลดทอนสัญญาณ (Attenuation) น้อยกว่าและสามารถรองรับกำลังส่งได้ในระดับเมกะวัตต์ [๑]

      ๓ สายอากาศไมโครเวฟ
      สายอากาศแบบมีทิศทาง (Directional) โดยทั่วไปจะมีรูปแบบการแพร่กระจายคลื่นแต่สำหรับสายอากาศที่ใช้ในการสื่อสารไมโครเวฟจะมีลักษณะสำคัญคือ ๑) มีอัตราการขยายสูงหรือลำคลื่นหลักมีความยาวมาก (High Front to Back Ratio) เพื่อให้ระบบสามารถสื่อสารได้ในระยะทางไกล ๒) มีความกว้างของลำคลื่นแคบ (Narrow Beam width) เพื่อลดโอกาสของการแทรกสอด(Interference) ของลำคลื่นไมโครเวฟจากระบบสื่อสารข้างเคียง และลดการสูญเสียกำลัง แต่จะเพิ่มความยุ่งยากในการเล็งทิศทางของสายอากาศ (Alignment) ๓) ไม่มีลำคลื่นด้านข้างและลำคลื่นด้านหลัง เพื่อลดผลกระทบจากการสะท้อนกลับไปกลับมาของคลื่น จากวัสดุใด ๆ ที่ติดตั้งใกล้กับสายอากาศ อีกทั้งลดผลจากการเชื่อมโยง(coupling) ระหว่างสายอากาศที่ติดตั้งใกล้เคียงกัน

ระบบการส่งโทรทัศน์

ระบบการส่งโทรทัศน์

1.  การส่งรายการทางสถานีโทรทัศน์เพื่อการค้า (Broadcasting  by Commercial  Stations) การส่งรายการทางสถานีโทรทัศน์เพื่อการค้า หรือโทรทัศน์ประเภทสาธารณะรับได้โดยตรง (Free TV) สำหรับประเทศไทยขณะนี้ไม่มีการส่งรายการโทรทัศน์การสอนทางสถานีโทรทัศน์เพื่อการค้าที่แพร่สัญญาณในวงกว้าง  จะมีเพียงรายการโทรทัศน์การศึกษา เช่น รายการสนุกกับไอที รายการท่องไปในโลกกว้าง  ฯลฯ

2.  การส่งรายการทางสถานีโทรทัศน์ที่มิใช่เพื่อการค้า (Broadcasting by Non-Commercial  Stations) เป็นสถานีโทรทัศน์ที่เสนอรายการเพื่อสาธารณประโยชน์โดยไม่มีโฆษณา  สถานีเหล่านี้เป็นสถานีที่เสนอรายการสารคดี วิเคราะห์ข่าว ละคร เพลง เพื่อความรู้และความบันเทิงแก่ผู้ชมทางบ้าน  รวมถึงรายการเพื่อการเรียนการสอนในโรงเรียนด้วย

3.  การส่งโทรทัศน์วงจรปิด (Closed  Circuit  Television : CCTV)  โทรทัศน์วงจรปิด  หมายถึง  ระบบการส่งโทรทัศน์ที่ผู้ส่งและผู้รับสามารถเชื่อมโยงติดต่อกันด้วยสายแทนการออกอากาศตามธรรมดาของสถานีโทรทัศน์   การส่งโทรทัศน์ในระบบนี้สามารถส่งได้  3  รูปแบบ คือ
              
                3.1  การใช้กล้องโทรทัศน์กล้องเดียวถ่ายทอดการสอน  หรือเหตุการณ์ในห้องนั้นให้กับผู้เรียนที่อยู่ในห้องเดียวกันนั้นได้รับชมโดยมีเครื่องรับโทรทัศน์ 1 เครื่อง เช่น การทดลองทางวิทยาศาสตร์ หรือการแสดงการซ่อมเครื่องยนต์ ซึ่งอาจมีการถ่ายภาพในระยะใกล้ให้กลุ่มผู้เรียนได้เห็นรายละเอียดของการสาธิตนั้น
                  
                3.2  การใช้กล้องโทรทัศน์กล้องเดียวถ่ายทอดการสอนหรือเหตุการณ์ในที่นั้นส่งไปยังเครื่องรับโทรทัศน์หลายเครื่องที่ติดตั้งอยู่ในห้องเดียวกันหรือห้องอื่น ๆ ในอาคารเดียวกัน การถ่ายทอดนี้ใช้เมื่อเวลามีการสอนแก่ผู้เรียนจำนวนมาก ๆ
              
                3.3  การใช้กล้องโทรทัศน์หลายกล้องและเครื่องวีดิทัศน์ เพื่อแพร่ภาพแก่ผู้เรียนที่อยู่ในตึกต่าง ๆ ที่อยู่ภายในบริเวณโรงเรียนหรือสถาบันการศึกษาเดียวกัน วิธีการแบบนี้เครื่องรับโทรทัศน์วงจรปิดจะรับได้หลายช่องเพื่อเสนอวิชาต่าง ๆ หรือวิชาเดียวกันแต่ต่างระดับชั้น

4. การส่งรายการทางสายเคเบิลหรือเคเบิลทีวี  (Cable  Television)

         การส่งรายการทางสายเคเบิลหรือเคเบิลทีวี หรือโทรทัศน์ประเภทบอกรับสมาชิก (Pay TV) เป็นระบบการแพร่สัญญาณทางสายเคเบิลเพื่อการเรียนการสอนหรือเพื่อความบันเทิงที่ใช้กันอยู่ในปัจจุบัน จะมีรูปแบบที่สถานีต้นทางเคเบิลติดตั้งเสาอากาศใหญ่เพื่อรับสัญญาณจากสถานีโทรทัศน์หรือจากสถานีส่งที่ส่งโดยสัญญาณผ่านดาวเทียมในอวกาศหรือสัญญาณไมโครเวฟทางภาคพื้นดิน เมื่อสถานีต้นทางเคเบิลรับสัญญาณมาแล้วจะทำการขยายสัญญาณเพื่อส่งไปตามสายเคเบิลใหญ่ซึ่งทำด้วยลวดทองแดงหรืออาจเป็นเส้นใยนำแสงก็ได้  โดยมีสายเคเบิลเล็กเชื่อมต่อส่งสัญญาณต่อไปตามสถานที่ต่าง ๆ เช่น โรงเรียน  มหาวิทยาลัย  บ้านเรือน  และสถาบันทางธุรกิจ  ตามปกติแล้วสายเคเบิลเล็กจะถูกฝังไว้ใต้ดินและฝังคู่กับสายโทรศัพท์ด้วย

 5. การส่งรายการด้วยคลื่นไมโครเวฟ
         การแพร่สัญญาณด้วยคลื่นไมโครเวฟ (Microwave Transmission) เป็นการแพร่สัญญาณระบบเดียวที่ใช้เฉพาะในประเทศสหรัฐอเมริกาเรียกว่า Instructional Television Fixed   Service  (ITFS)   โดยใช้คลื่นไมโครเวฟความถี่ 2500 – 2690  เมกะเฮิรตซ์ ไม่จำเป็นต้องต่อสายไปยังห้องเรียนต่าง ๆ เหมือนกับระบบการส่งโทรทัศน์ทางสายเคเบิล
การส่งโทรทัศน์ระบบนี้มีข้อจำกัดที่สำคัญอย่างหนึ่งคือ คลื่นความถี่ของสัญญาณไมโครเวฟเดินทางไปในแนวเส้นตรงโดยไม่สามารถไปตามความโค้งของโลกได้  และไม่สามารถทะลุผ่านสิ่งกีดขวาง  เช่น  ตึกหรือภูเขาได้เช่นกัน
         ดังนั้น  ในการส่งโทรทัศน์การสอนด้วยสัญญาณไมโครเวฟนี้จึงครอบคลุมไปได้เพียงพื้นที่ที่อยู่ในระยะสัญญาณของสถานีส่งเท่านั้น  โดยต้องมีเสารับสัญญาณเป็นทอด ๆ ในระยะห่างระหว่าง 5 – 30 ไมล์

6. การส่งรายการด้วยการส่งสัญญาณผ่านดาวเทียม
        การแพร่สัญญาณโทรทัศน์ด้วยการส่งสัญญาณผ่านดาวเทียม (Satellite Transmission)  โดยทั่วไปแล้วการส่งรายการโทรทัศน์ด้วยสัญญาณผ่านดาวเทียมจะเป็นการแพร่สัญญาณในวงกว้างเพื่อให้ผู้รับทั่วทุกหนแห่งในโลกสามารถรับชมรายการได้พร้อมกันในเวลาเดียวกัน
นอกจากการแพร่สัญญาณโทรทัศน์ในวงกว้างแล้ว ยังมีการแพร่สัญญาณในวงแคบ  เฉพาะจุดผู้ส่งและผู้รับ ตัวอย่างเช่น ได้มีการนำการส่งสัญญาณผ่านดาวเทียมมาใช้ในวงการศึกษา เพื่อถ่ายทอดความรู้ระหว่างผู้เรียนที่อยู่ต่างทวีปกัน  ปัจจุบันยังมีการนำระบบรับตรงจากดาวเทียมที่เรียกว่า “ระบบดีทีเอช”  (Direct  to  Home : DTH)  มาใช้เพื่อให้ผู้เรียนที่อยู่ตามบ้านสามารถรับสัญญาณจากดาวเทียมเข้าเครื่องรับโทรทัศน์ของตนได้โดยตรงโดยไม่ต้องผ่านสถานีรับ

7. หลักการแพร่ภาพเบื้องต้น
        การมองเห็นภาพเคลื่อนไหวเกิดจากการที่เห็นภาพนิ่งที่มีความแตกต่างกันเล็กน้อยซ้อนเรียงกันตั้งแต่ ๑๖ ภาพต่อวินาทีขึ้นไป ซึ่งจะทำให้สายตาของมนุษย์จับการเปลี่ยนแปลงของภาพไม่ทันทำให้มองเห็นเป็นภาพเคลื่อนไหวได้ จากหลักการดังกล่าวได้ถูกนำมาใช้ในการแพร่ภาพโทรทัศน์เนื่องจากการแพร่ภาพ คือ การส่งภาพและเสียงออกไปในรูปคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า เพื่อให้เครื่องรับสามารถรับภาพเสมือนภาพเคลื่อนไหวและเสียงได้อย่างต่อเนื่อง หลักในการแพร่ภาพเบื้องต้นคือการส่งสัญญาณภาพในรูปสัญญาณเอ.เอ็ม. และส่งสัญญาณเสียงในรูปสัญญาณเอฟ.เอ็ม. โดยที่เครื่องส่งจะทำการเปลี่ยนภาพที่อยู่ในรูปพลังงานแสงให้เป็นพลังงานทางไฟฟ้า(สัญญาณภาพ) แล้วทำการขยายให้มีกำลังมากขึ้น จากนั้นจึงนำไปผสมสัญญาณกับสัญญาณวิทยุและสัญญาณซิงโครไนซ์ที่จะช่วยทำให้สัญญาณดังกล่าวสอดคล้องหรือร่วมจังหวะกันได้แล้วแพร่กระจายออกสู่อากาศ ในรูปของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า ส่วนที่เครื่องรับจะทำการแยกสัญญาณภาพที่ผสมมากับสัญญาณวิทยุกับสัญญาณซิงโครไนซ์ให้กลายเป็นภาพปรากฏที่หน้าจอเครื่องรับโทรทัศน์ โดยการที่เครื่องรับ และเครื่องส่งจะทำงานตรงจังหวะกันได้นั้น เกิดจากสัญญาณซิงโครไนซ์ ที่ได้ทำการผสมสัญญาณ เข้ากับสัญญาณภาพ และสัญญาณวิทยุก่อนส่งเพราะสัญญาณ ซิงโครไนซ์เป็นสัญญาณที่ทำให้การสแกนเป็นไปอย่างถูกต้องทั้งในแนวตั้งและแนว

ระบบเรดาร์

เรดาร์ (อังกฤษ: radar) เป็นระบบที่ใช้คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าเป็นเครื่องมือในการระบุระยะ (range) , ความสูง (altitude) รวมถึงทิศทางหรือความเร็วในการเคลื่อนที่ของวัตถุ เดิมทีตั้งแต่ปี ค.ศ. 1941 คำว่า "เรดาร์" ในภาษาอังกฤษสะกดด้วยอักษรตัวพิมพ์ใหญ่ คือ RADAR และย่อมาจากคำว่า Radio Detection and Ranging อย่างไรก็ตามในระยะหลัง คำนี้ได้กลายเป็นคำทั่วไปในภาษาอังกฤษ เราจึงพบเห็นการสะกดด้วยตัวพิมพ์เล็กแทน สำหรับในสหราชอาณาจักร คำว่าเรดาร์ แต่เดิมถูกเรียกว่า RDF (Radio Direction Finder)

ประวัติศาสตร์ของเรดาร์สามารถกล่าวย้อนไปตั้งแต่สมัยแรกเริ่มค้นพบคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า ในปี ค.ศ. 1886 Heinrich Hertz ได้สาธิตคุณสมบัติการสะท้อนของคลื่นวิทยุ ในปี ในปี ค.ศ. 1904 วิศวกรชาวเยอรมัน Hülsmeyer ประสบความสำเร็จในการทดลองตรวจจับเรือที่อยู่ทามกลางหมอกทึบได้สำเร็จ อย่างไรก็ตามเขายังไม่สามารถระบุตำแหน่งของเรือได้ ต่อมาค.ศ. 1917 นิโคลา เทสลาได้อธิบายหลักการใช้คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าในการตรวจจับและวัดความเร็วของวัตถ ในปี ค.ศ. 1922 Albert H. Taylor และ Leo C. Young แห่ง U.S.Naval Research Laboratory (NRL) สาธิตการตรวจจับตำแหน่งของเรือโดยใช้เรดาร์ และต่อมาในปี ค.ศ. 1930 Lawrence A. Hyland แห่งห้องทดลอง NRL เช่นกัน เป็นคนแรกที่สามารถตรวจจับเครื่องบิน(โดยบังเอิญ) โดยใช้เรดาร์ได้สำเร็จ จากความสำเร็จนี้ส่งผลให้มีการจดสิทธิบัตรเรดาร์ชนิด Continuous Wave (CW) ในปี ค.ศ. 1934

วิวัฒนาการของเรดาร์ได้ก้าวไปอย่างรวดเร็วในช่วงกลางยุค 1930 มีการพัฒนาทั้งในสหรัฐอเมริกาบริเตนใหญ่ ฝรั่งเศส เยอรมนี รัสเซีย อิตาลี และญี่ปุ่น ในสหรัฐอเมริกา R.M.Page แห่งห้องทดลอง NRL สามารถพัฒนาเรดาร์แบบใหม่ที่เรียกว่า Pulsed radar ได้สำเร็จในปี ค.ศ. 1936 ตั้งแต่ปี ค.ศ. 1938 เรดาร์ถูกเริ่มนำมาใช้ในการรบเป็นครั้งแรกใน SCR-268 ซึ่งเป็นระบบดักจับและทำลายเครื่องบินรบ (antiaircraft fire control system) และในปี ค.ศ. 1939 ระบบเรดาร์ SCR-270 ก็ถูกพัฒนาขึ้นสำหรับเป็นระบบเตือนภัยล่วงหน้า (early warning system) ระบบ SCR-270 เป็นที่รู้จักในนาม Pearl Harbor Radar เนื่องจากเรดาร์สามารถตรวจจับผู้บุกรุกได้ล่วงหน้า 30 นาทีแต่จากความผิดพลาดของผู้ปฏิบัติการทำให้เพิกเฉยต่อการเตือนของเรดาร์จนทำให้เกิดโศกนาฏกรรม Pearl Harbor ในที่สุด

เรดาร์ SCR-268 ประจำการ ณ Guadalcanal เมื่อเดือนสิงหาคม ค.ศ. 1942

เรดาร์ SCR-270: รุ่นเดียวกับเรดาร์ที่สามารถตรวจจับเครื่องบินบุกรุกได้ที่ Pearl Harbor

ในส่วนของบริเตนใหญ่ เนื่องจากในช่วงนั้นถูกกดดันจากข่าวลือว่าเยอรมนีกำลังพัฒนาอาวุธใหม่ที่เรียกว่า death ray แม้ว่าท้ายที่สุดแล้วจะพบว่าอาวุธดังกล่าวไม่มีทางเป็นไปได้ แต่แรงกระตุ้นดังกล่าวทำให้นักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษ Robert Watson-Watt สามารถคิดค้น Pulsed radar ได้สำเร็จและในปี ค.ศ. 1938 ถูกนำมาใช้ในระบบ Home Chain สำหรับป้องกันการโจมตีจากระยะไกล โดยระบบนี้ถูกใช้จนกระทั่งจบสงครามโลกครั้งที่ 2

ระบบเรดาร์ในช่วงก่อนปี ค.ศ. 1940 ใช้ความถี่ในย่าน HF และ VHF เป็นหลัก ต่อมาในปี ค.ศ. 1940 จากการที่อังกฤษและสหรัฐอเมริกาแลกเปลี่ยนเทคโนโลยีทางด้านเรดาร์ต่อกันทำให้มีการพัฒนาเรดาร์ที่ทำงานที่ความถี่ย่านไมโครเวฟได้สำเร็จ สำหรับประเทศอื่นๆ ที่มีการพัฒนาด้านเรดาร์เช่น ฝรั่งเศส และรัสเซียในช่วงนั้นก็ต้องชะงักเมื่อถูกรุกรานจากเยอรมนี สำหรับญี่ปุ่น การพัฒนาเทคโนโลยีด้านเรดาร์ในช่วงนั้นเป็นผลพวงจากการที่ญี่ปุ่นสามารถยึดเรดาร์ของสหรัฐได้ที่ฟิลิปปินส์และการแลกเปลี่ยนเทคโนโลยีกับเยอรมนี ในตอนท้ายของสงครามโลกครั้งที่ 2 เทคโนโลยีเรดาร์ที่เป็นที่ยอมรับอย่างกว้างขวางในแง่ของประสิทธิภาพจึงเป็นเรดาร์ที่ทำงานที่ย่านความถี่ไมโครเวฟและเป็นแบบ pulsed radar^[1]

ในยุคแรกๆ วิวัฒนาการเรดาร์ขับเคลื่อนไปอย่างรวดเร็วเนื่องจากเป็นเทคโนโลยีที่สำคัญทางการทหาร แต่ในปัจจุบัน เรดาร์ถูกนำมาใช้งานในชีวิตประจำวันมากขึ้น ได้แก่เรดาร์จับความเร็วรถยนต์ของตำรวจเพื่อตรวจจับผู้ขับขี่ที่ขับรถเร็วเกินตามที่กฎหมายกำหนด การวัดความเร็วลูกเบสบอลหรือเทนนิสในการแข่งขันกีฬา การใช้เรดาร์ในการพยากรณ์อากาศ ใช้นำทางเครื่องบินโดยสาร ใช้เป็นระบบเตือนการชนสิ่งกีดขวางของรถยนต์ ใช้ในระบบดาวเทียมเพื่อสร้างภาพถ่ายทางอากาศที่แสดงสภาวะของโลก เช่นสภาพป่า น้ำ มลภาวะ หรือการใช้ที่ดิน เป็นต้น

เสาอากาศเรดาร์พาณิชย์ทางทะเล เสาอากาศหมุนแผ่กระจายลำคลื่นรูปพัดแนวตั้งออกมา

ข้อมูลที่ให้โดยเรดาร์ประกอบด้วยทิศทางและระยะ (และก็คือตำแหน่ง) ของวัตถุจากสแกนเนอร์เรดาร์ จึงมีการใช้งานในหลาย ๆ ขอบเขตแตกต่างกันที่จำเป็นสำหรับการรู้ตำแหน่งดังกล่าวอันเป็นสิ่งที่สำคัญมาก เรดาร์ถูกนำมาใช้งานเป็นครั้งแรกเพื่อวัตถุประสงค์ทางทหาร: เพื่อค้นหาเป้าหมายทางอากาศ ทางภาคพื้นดินและในทะเล