การเเพร่กระจายของคลื่นวิทยุ

คลื่นวิทยุที่แพร่กระจายออกจากสายอากาศนั้น จะมีการแพร่กระจายออกไปทุกทิศทางคลื่นวิทยุเป็นพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้า ที่สามารถเดินทางไปด้วยความเร็วเท่ากับแสง แต่อย่างไรก็ดีคลื่นวิทยุที่มีความถี่ไม่เท่ากันคุณสมบัติในการแพร่กระจายคลื่น ก็ไม่เหมือนกันในพื้นที่ไกลออกไปสัญญาณที่เครื่องรับจะรับได้ก็อ่อนลงๆไปเรื่อย ๆ

Surface wave หรือ ground wave

คลื่นดิน เป็นคลื่นวิทยุที่เดินทางไปบนผิวโลก เราสามารถใช้คลื่นดิน ในการติดต่อสื่อสารย่าน LF และ MF ปกติคลื่นดินมีความยาวคลื่นที่ยาวมาก จะเดินทางไปได้ไกล กว่า (losses rise with increasing frequency) และจะเดินทางไปไดัไกลกว่าระยะขอบฟ้า คลื่นดินที่ความถี่สูง ๆ จะไปไม่ได้ไกล เพราะถูกลดทอนมาก เนื่องจากลักษณะภูมิประเทศ และสิ่งกีดขวาง เห็ตผลก็คือเมื่อความถี่สูงขึ้น ความยาวคลื่นก็จะสั้นลง วัตถุใหญ่ อย่างเช่น ภูเขาจึงมีผลต่อการแพร่กระจายคลื่น เช่นที่ความถี่ 30 KHz ความยาวคลื่นจะเท่ากับ 10 กิโลเมตร เมื่อเทียบกับภูเขาแล้ว ภูเขายังเล็กกว่าความยาวคลื่น ฉนั้น การลดทอนจึงมีน้อย แต่ที่ความถี่ 3 MHz ความยาวคลื่นเท่ากับ 100 เมตร วัตถุที่ใหญ่กว่าความยาวคลื่น เช่น เนินเขา ตึกรามบ้านช่อง จะเริ่มมีผลในการลดทอนสัญญาณ

การติดต่อสื่อสารแบบ คลื่นฟ้านี้ค่อนข้างจะซับซ้อนเนื่องจาก ชั้นไอโอโนสเพียร์ มีการเปลี่ยนแปลงอยู่ตลอดเวลา จากรูปจะเห็นว่าคลื่นฟ้า ค่อย ๆ หักเหหลับมายังพื้นโลก มิใช่การหักแบบหักมุม แต่เพื่อความสะดวกเราสมมุติว่า คลื่นสะท้อนได้ ตามเส้นประ เราเรียกว่าสูงนี้ว่า ความสูงเสมือน (virtual height) ความสูงเสมือนนี้สามารถหาได้จาก การยิงพลัชความถี่ต่าง ๆ ไปตรง ๆ ในแนวดิ่ง โดยเครื่อง ionosonde (ionospheric sounder)

และให้คลื่นสะท้อนกลับมา ยังโลก เมื่อส่งคลื่นความถี่สูงขึ้น จนถึงค่าหนึ่ง คลื่นจะไม่สะท้อนกลับมา ความถี่สูงสุดที่สะท้อนกลับมา เราเรียกว่า ความถี่ วิกฤต (critical frequency หรือ vertical incidence) ความถี่นี้จะเปลี่ยนแปลงไปตามชั้น ไอโอโนสเพียร์ ซึ่งไม่แน่นอน

จากรูป เราจะเห็นได้ว่า เมื่อมุมยิงต่ำลง ระยะทางการติดต่อสื่อสารจะได้ไกลขึ้น ระยะทางนี้จะเรียกว่าระยะ Skip (Skip distances) ระยะนี้จะไกลที่สุดก็ต่อเมื่อ ใช้มุมยิงต่ำสุด และใช้ความถี่สูงสุดที่จะหักเหมุมนั้น
ความถี่ที่สามารถใช้ติดต่อ ระหว่างจุด 2 จุดเรียกว่า ความถี่ใช้งานสูงสุด (maximum usable frequency หรือ MUF ) ความจริงแล้ว ความถี่ต่ำกว่า MUF ก็ใช้ได้ เพราะคลื่นสามารถที่จะหักเหลงมาได้ เช่นกัน แต่อย่างไรก็ตาม เมื่อความถี่ต่ำลง อัตราการลดทอนของชั้น ไอโอโนสเพียร์ จะเพิ่มขึ้นมาก ระดับสัญญาณที่รับได้จึงลดลง ความถี่ต่ำสุดที่สามารถติดต่อได้เราเรียกว่า ความถี่ใช้งานต่ำสุด (Lowest Usable Frequencies หรือ LUF) ถ้าความถี่ต่ำกว่า LUF จะรับสัญญาณไม่ได้ เพราะถูกลดทอนหมด ถ้าใช้ความถี่สูงกว่า MUF ก็จะรับไม่ได้เพราะจะทะลุฟ้าไปหมด ฉนั้นความถี่ที่ดีที่สุดคือ MUF
MUF จะมีการเปลี่ยนแปลงอยู่เสมอ ตามการเปลี่ยนแปลงของดวงอาทิตย์ เช่น ช่วงเวลาของวัน ฤดูกาล เป็นต้น ดังนั้นเราจึงควรเลือกความถี่ที่พอเหมาะ (Optimum Usable Frequency หรือว่า OUF) คือให้ต่ำกว่า MUF ลงมาพอที่จะให้ระดับสัญาณไม่กระเพื่อมมากนัก ในแต่ละนาที (ถ้ารับสัญญาณตรงความถี่ MUF พอดี สัญญาณจะกระเพื่อม เดียวแรงเดียวอ่อน)

ข้อมูลจาก
http://banana5454.wordpress.com/author/banana5454/