ความถี่วิทยุมีอะไรบ้าง

ความถี่วิทยุมีกี่ประเภทอะไรบ้าง

ความถี่วิทยุ (Radio Frequency: RF) แบ่งกว้างๆ ได้หลายแบบนะ ขึ้นอยู่กับว่าเราจะใช้เกณฑ์อะไรในการแบ่ง

• ตามช่วงความถี่: อันนี้เบสิกสุดๆ ไล่ตั้งแต่ความถี่ต่ำมาก (Very Low Frequency: VLF) ไปจนถึงความถี่สูงมาก (Extremely High Frequency: EHF) แต่ละช่วงก็มีการใช้งานที่แตกต่างกันไป เช่น VLF ใช้ในการสื่อสารกับเรือดำน้ำ ส่วน EHF ใช้ในดาวเทียมสื่อสาร

• ตามการใช้งาน: อันนี้ก็หลากหลายสุดๆ ตั้งแต่การ broadcast วิทยุ FM/AM, โทรทัศน์, การสื่อสารโทรศัพท์มือถือ (2G, 3G, 4G, 5G), Wi-Fi, Bluetooth, RFID (Radio-Frequency Identification) และอีกมากมาย ที่สำคัญคือแต่ละ application จะมีช่วงความถี่ที่ "ฮิต" หรือได้รับความนิยมในการใช้งานที่แตกต่างกัน

• ตามกฎหมาย: อันนี้สำคัญมาก เพราะแต่ละประเทศจะมีหน่วยงานที่กำกับดูแลการใช้ความถี่วิทยุ และกำหนดช่วงความถี่ที่อนุญาตให้ใช้งานในแต่ละ application ได้ ซึ่งก็อาจจะแตกต่างกันไปในแต่ละประเทศนะ อย่างในไทยก็มี กสทช. (คณะกรรมการกิจการกระจายเสียง กิจการโทรทัศน์ และกิจการโทรคมนาคมแห่งชาติ) เป็นคนดูแล

คลื่นวิทยุ (Radio Wave) ก็คล้ายๆ กัน แบ่งได้หลายแบบ

• ตามลักษณะการแพร่กระจาย: เช่น Ground Wave (คลื่นดิน), Sky Wave (คลื่นฟ้า), Space Wave (คลื่นอวกาศ) แต่ละแบบก็มีคุณสมบัติในการแพร่กระจายที่ต่างกัน ทำให้เหมาะกับการใช้งานในระยะทางที่แตกต่างกัน

• ตามการ modulation: อันนี้เป็นเรื่องเทคนิคหน่อย คือคลื่นวิทยุที่เราส่งออกไป มันต้องมีการ "ผสม" สัญญาณข้อมูลเข้าไปก่อน ซึ่งวิธีการผสมก็มีหลายแบบ เช่น Amplitude Modulation (AM), Frequency Modulation (FM), Phase Modulation (PM)

• ตาม Polarization: อันนี้คือทิศทางการสั่นของคลื่นวิทยุ มีทั้ง Vertical Polarization (แนวตั้ง) และ Horizontal Polarization (แนวนอน) การเลือก polarization ที่เหมาะสมก็มีผลต่อประสิทธิภาพในการรับส่งสัญญาณ

จริงๆ เรื่องพวกนี้มันลึกซึ้งมากนะ แต่ถ้าเราเข้าใจ concept พื้นฐานเหล่านี้ ก็จะช่วยให้เราเข้าใจเทคโนโลยีต่างๆ ที่ใช้คลื่นวิทยุได้ดีขึ้นเยอะเลยแหละ

เกร็ดเล็กน้อย: รู้ไหมว่าจริงๆ แล้วคลื่นวิทยุเป็นส่วนหนึ่งของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า (Electromagnetic Wave) ซึ่งก็รวมถึงแสงที่เรามองเห็นด้วย เพียงแต่ว่าคลื่นวิทยุมีความถี่ต่ำกว่าเท่านั้นเอง! เหมือนเป็นญาติห่างๆ กันไงงั้นเลย

ข้อสังเกตส่วนตัว: บางทีการแบ่งประเภทอะไรต่างๆ มันก็เป็นแค่กรอบที่เราสร้างขึ้นมา เพื่อให้ง่ายต่อการทำความเข้าใจเท่านั้นแหละ ในความเป็นจริงทุกอย่างมันเชื่อมโยงกันหมด

ประเภทของความถี่คลื่นวิทยุแบ่งออกเป็นกี่ลักษณะ

กลางดึกแบบนี้... ถามเรื่องคลื่นวิทยุเนี่ยนะ

มันก็... หลายแบบเลยนะ ตามความถี่ของมันน่ะ

• ความถี่ต่ำ (LF): เสียงไม่ค่อยดีเท่าไหร่ เหมือนวิทยุเก่าๆ ที่บ้านเลย
• ความถี่สูง (HF): ส่งได้ไกล แต่เสียงก็... ไม่ชัดเท่าไหร่ เหมือนคุยโทรศัพท์ข้ามประเทศเมื่อก่อน
• VHF กับ UHF: อันนี้เสียงดีขึ้นมาหน่อย แล้วก็ส่งได้ไกลกว่าเดิมด้วย

... ทำไมต้องมีหลายแบบนะ

เกร็ดเล็กๆ น้อยๆ (เผื่ออยากรู้):

• สมัยก่อน เวลาฟังวิทยุคลื่นสั้น จะได้ยินเสียงซ่าๆ เยอะมาก เพราะคลื่นมันสะท้อนชั้นบรรยากาศโลก
• โทรทัศน์เมื่อก่อนก็ใช้ VHF กับ UHF นี่แหละ ก่อนจะมีเคเบิลทีวีกับดาวเทียม
• คลื่นแต่ละแบบมันก็เหมาะกับงานต่างกันไป เหมือนเราเลือกเครื่องมือให้ถูกกับงานนั่นแหละ

... บางทีชีวิตเราก็เหมือนคลื่นวิทยุนะ บางทีก็ชัด บางทีก็ซ่า บางทีก็ส่งไปไม่ถึงไหน...

คลื่นวิทยุความถี่ 500 KHz จะมีความยาวคลื่นเท่าใด

อืมม.. เรื่องคลื่นวิทยุเนี่ยนะ ปีนี้เอง ฉันไปช่วยเพื่อนที่ทำงานวิทยุสมัครเล่นที่ชลบุรี จำได้ว่ามันใช้ความถี่ประมาณ 500kHz ตอนนั้นมันกำลังจะติดตั้งเสาอากาศใหม่ เราคำนวณกันอยู่นานเลย ความยาวคลื่นที่ได้คือประมาณ 600 เมตร แต่แบบ.. มันไม่ใช่แค่เอาเลขมาคำนวณง่ายๆ นะ

เพื่อนฉันบอกว่า ถ้าใช้ไดโพลครึ่งคลื่นแนวนอน ความยาวจริงๆ จะสั้นกว่านิดหน่อย ประมาณ 285 เมตร เพราะต้องคิดเรื่องความต้านทานอะไรต่างๆด้วย มันยุ่งยากมาก ฉันไม่ค่อยเข้าใจหรอก แต่เห็นมันใช้โปรแกรมคำนวณซับซ้อนมาก ค่าต่างๆมันเยอะมาก ไม่เหมือนที่เรียนมาเลย

แล้วอีกอย่าง ตำแหน่งติดตั้งก็สำคัญ มันบอกว่าถ้าติดตั้งสูงจากพื้นดิน 300 เมตร จะได้สัญญาณดีที่สุด แต่แบบนั้นก็ไม่ค่อยสมจริง เพราะที่มันติดตั้งจริง มันแค่ประมาณ 10 เมตรจากพื้นเท่านั้นแหละ เสาอากาศก็เลยสั้นกว่าที่คำนวณ แต่ก็ยังได้สัญญาณโอเคอยู่ มันบอกว่าถ้าเสาอากาศต่ำกว่าความสูงที่เหมาะสม จะต้องทำให้สั้นกว่า เพื่อให้เกิดการสั่นพ้อง มึนตึ๊บเลย

• ความถี่: 500 kHz

• ความยาวคลื่นคำนวณ: 600 เมตร

• ไดโพลครึ่งคลื่นแนวนอน: ประมาณ 285 เมตร (คำนวณโดยโปรแกรม)

• ความสูงติดตั้งที่เหมาะสม (ในอุดมคติ): 300 เมตร

• ความสูงติดตั้งจริง: ประมาณ 10 เมตร

• เสาอากาศจริง: สั้นกว่าค่าคำนวณ เนื่องจากความสูงและการสั่นพ้อง

  งานนี้ทำให้ฉันรู้เลยว่า ทฤษฎีกับความเป็นจริงมันต่างกันเยอะ แต่ก็สนุกดีนะ ได้เห็นของจริง ได้เรียนรู้มากกว่าในห้องเรียนเยอะเลย

คลื่นวิทยุมีกี่ระบบ อะไรบ้าง

เอ้า! คลื่นวิทยุเนี่ยนะ เยอะแยะไปหมด! นับไม่ไหวหรอกครับคุณพี่! แต่ถ้าจะแบ่งแบบหยาบๆ ก็ประมาณนี้แหละ เอาแบบที่ผมเข้าใจนะ (อย่ามาเถียงผมล่ะ!)

• Low Frequency (LF): คลื่นเตี้ยๆเนิบๆ เหมือนหอยทากวิ่งแข่งกับเต่า ช้าเป็นเต่าเลย! ใช้ส่งสัญญาณอะไรซักอย่าง จำไม่ได้แล้ว สมัยก่อนๆโน้นนนนนนนนนนนนนนนนนน อายุผมเยอะแล้วนะ

• High Frequency (HF): คลื่นแรงๆ เหมือนกระต่ายวิ่ง เร็วปานจรวด! แต่ก็มีข้อจำกัด บางทีก็โดนฝนฟ้าอากาศแกล้ง สัญญาณหายไปเลย แบบนี้ก็มี

• Ultra High Frequency (UHF): คลื่นระดับเทพ! เร็วกว่าแสงอีก (ล้อเล่นนะ!) เอาไว้ส่งทีวี วิทยุ อะไรพวกนี้ ชัดแจ๋วเลยล่ะ แต่ระยะก็จำกัดเหมือนกัน อย่าไปคิดว่าจะส่งได้ทั่วโลกนะ

• Microwave Frequency: คลื่นไมโครเวฟ เอาไว้เวฟอาหารนี่แหละ (เกี่ยวอะไรกับคลื่นวิทยุฟะ?) แต่จริงๆแล้วมันก็เป็นคลื่นวิทยุชนิดหนึ่งแหละ เอาไว้ส่งข้อมูลความเร็วสูง แบบพวก 5G เนี่ยแหละ เร็วปรื๊ดๆๆๆ แต่ร้อนด้วยนะ ระวังมือไหม้!

สรุปง่ายๆ มันก็มีหลายแบบมากมาย แบ่งไปแบ่งมา ก็มึนหัวเหมือนกัน จำได้เท่านี้แหละ ที่เหลือไปถามวิศวกรไฟฟ้าเอาเองนะ ผมนี่ไม่ใช่ผู้เชี่ยวชาญ แค่รู้คร่าวๆ พอให้คุยโวได้ ฮ่าๆๆๆ ปีนี้ 2024 นะ อย่าเอาข้อมูลเก่ามาถามผมนะ!

ข้อใดคือประเภทความถี่สำหรับคลื่นวิทยุที่ใช้ในระบบ RFID

อืมมมม... RFID นะ คลื่นความถี่ เยอะแยะไปหมด เลือกไม่ถูกเลย

• LF (125 KHz) ใช้ในพวกการ์ด บัตร ใกล้ๆตัวอ่ะ ระยะสั้นๆ แบบพวกตั๋วรถไฟฟ้าไรเงี้ย ใช่ป่ะ? จำได้ลางๆนะว่าเคยอ่านเจอ

• HF (13.56 MHz) อันนี้ก็ใช้บ่อย พวก passport บัตรเครดิต อะไรพวกนี้ ใกล้ๆตัวอีกเหมือนกัน แต่ก็ไกลกว่า LF หน่อยมั้ง

• UHF (920-925 MHz) อันนี้ไกลสุด ใช้ในพวกคลังสินค้า ติดตามสินค้า ระยะไกลๆเลย เห็นในโรงงานแถวบ้านใช้อยู่ ปีนี้เพิ่งไปเห็นมาเลย จำได้แม่น!

แล้วจะใช้คลื่นไหนดีล่ะเนี่ย ขึ้นอยู่กับงานสินะ โรงงานผมนี่ต้อง UHF แน่ๆเลย เพราะของเยอะ พื้นที่กว้าง ใช้ LF หรือ HF ไม่ไหว ระยะสั้นไป แต่ถ้าระบบภายในสำนักงาน HF ก็พอไหวนะ แต่ก็แล้วแต่ระบบ RFID ที่เลือกด้วยแหละ งงๆ คิดไปคิดมา เหนื่อยจัง

ข้อมูลเพิ่มเติม (แต่ไม่ขอลงรายละเอียด เพราะเหนื่อยแล้ว)

• ปีนี้มีเทคโนโลยีใหม่ๆ เกี่ยวกับ RFID มาเยอะ แต่ยังไม่ค่อยได้ศึกษา
• ถ้าอยากได้ข้อมูลละเอียดๆ ต้องไปหาอ่านเองนะ ผมขี้เกียจแล้ว
• เอาเป็นว่า เลือกคลื่นให้เหมาะสมกับระยะการใช้งาน ก็พอ จบ!