ดัดแปลง MMDVM Jumbo Board ให้ทำงานในย่านความถี่ VHF



ปัจจุบันระบบการสื่อสารเป็นสิ่งที่สำคัญมากหนึ่งในชีวิตของคนปัจจุบัน ทั้งระบบแบบเสียง เช่น โทรศัพท์มือถือผ่านโครงข่าย 3G และ 4G ที่สามารถทำให้เราติดต่อกันได้ทุกจุดทุกที่ที่มีโครงข่าย 3G/4G และไม่เพียงแค่นั้น ระบบ Internet ก็ทำให้เราสื่อสารกันได้ทั้งเสียง ภาพ และข้อความ ซึ่งยังสามารถใช้งานได้บนโครงข่ายดังกล่าวเช่นกัน

อย่างไรก็ตาม สำหรับนักวิทยุสมัครเล่นแล้ว ความสามารถแค่นั้นคงไม่พอ นักวิทยุสมัครเล่นเป็นผู้ที่มีความเป็นนักประดิษฐ์และทดลองอยู่ในจิตสำนึกอยู่แล้ว การที่ไปใช้โครงข่ายโทรศัพท์ 3G/4G และโครงข่าย Internet ทั่วโลกเพียงลำพังนั้นดูเหมือนยังไม่เพียงพอสำหรับนักวิทยุสมัครเล่น จึงมีแนวความคิดว่าจะทำอย่างไรที่เราจะใช้งาน โครงข่ายดังกล่าวให้เกิดความคุ้มค่าขึ้นอีกโดยนำมาผูกให้เป็นโครงข่ายสื่อสารร่วมกับระบบคลื่นวิทยุของนักวิทยุสมัครเล่นที่ใช้ย่านความถี่ VHF และ UHF ได้ จึงได้ก่อเกิดโครงการสำคัญหลายโครงการและหลายเทคโนโลยีขึ้น ซึ่งเมื่อเราผนวกข่ายสื่อสารเข้าด้วยกัน จะกลายเป็นโครงข่ายวิทยุสื่อสารแบบดิจิตอล

การใช้งานโดยพื้นฐานก็อยากให้มองง่ายๆ คือการที่เราเอาระบบวิทยุสื่อสารแบบปกติหรือแบบดิจิตอล นำไปใช้งานวิ่งอยู่บนโครงข่าย Internet นั่นเอง จึงทำให้เราไม่มีขอบเขตในการติดต่อสื่อสารอีกต่อไป ไม่ว่าจะอยู่ที่ใดในโลกที่มีโครงข่าย Internet ถึงเราก็สามารถใช้วิทยุสื่อสารติดต่อกันได้ โดยเราจะใช้วิทยุสื่อสารแบบดิจิตอลของเรา คุยไปสู่โลกภายนอกผ่าน รีพีทเตอร์/เกทเวย์ สาธารณะ หรือ Hotspot ส่วนตัวก็ได้ (อ่านเรื่อง มารู้จักวิทยุสื่อสารระบบ DSTAR กันเถอะ)

หน้าตาของ Software Pi-Star

 

Hotspot สำหรับวิทยุ

ระบบดิจิตอล

 

Hotspot คืออะไรและประกอบด้วยอะไรบ้าง

 

ในการใช้งานระบบวิทยุดิจิตอล เพื่อจะเชื่อมโยงเข้าสู่อินเตอร์เน็ทมีหลายวิธี วิธีแรกคือใช้ระบบ Repeater/Gateway สาธารณะ แต่อาจจะไม่สะดวกเพราะเราอาจจะอยู่ไกลจาก รีพีทเตอร์/เกทเวย์ นั้น (รีพีทเตอร์ คือระบบทวนสัญญาณ ที่สามารถรับข้อมูลดิจิตอลจากวิทยุของเรา แล้วทวนออกมาก็ได้ และ/หรือ แปลงออกอินเตอร์เน็ทผ่านไปทาง เกทเวย์ ของมันก็ได้ โดยอะไรที่แปลงจากระบบหนึ่งไปอีกระบบหนึ่ง เราจะเรียกว่า เกทเวย์) วิธีสะดวกกว่าคือ เรามี รีพีทเตอร์/เกทเวย์ เล็กๆ ส่วนตัว แล้วต่อออกอินเตอร์เน็ทผ่านอินเตอร์เน็ทของบ้านเรา หรือ โทรศัพท์มือถือ ก็ได้ ไปไหนมาไหนเหมือนกับมี  รีพีทเตอร์/เกทเวย์  ติดตัวไปด้วย เอาไปต่อกับเซิรฟเวอร์ที่เรียกว่า Reflector ของต่างประเทศก็ได้ ไม่รบกวน รีพีทเตอร์/เกทเวย์ ของสาธารณะ

 

ทีนี้ รีพีทเตอร์/เกทเวย์ เล็กๆ ส่วนตัว นี้เองที่เราเรียกรวมๆ ว่า Hotspot จะประกอบไปด้วย

• วงจร รับ/ส่ง วิทยุเล็กๆ กำลังส่งต่ำมากๆ เรียกว่ MMDVM board
• คอมพิวเตอร์เล็กๆ ที่มักใช้ Rasberry Pi รุ่นต่างๆ ที่ควบคุมบอร์ด MMDVM ด้วย และติดต่ออินเตอร์เน็ทด้วย
• ซอฟท์แวร์ ที่ควบคุมการทำงานของคอมพิวเตอร์เล็กๆ ที่ว่า เรียกรวมๆ ว่า Pi-Star ซึ่งจริงๆ แล้วเป็น Image File ที่ทำให้คอมพิวเตอร์ทำงานได้ แต่ก็ยังสามารถปรับแต่งเพิ่มเติมได้อีกภายหลังจากลงโปรแกรมไปแล้ว ด้วย

 

ว่ากันต่อ

 

หลังจากทำความเข้าใจและวัตถุประสงค์กันไปพอสมควร ผมอยากจะแนะนำเข้าเรื่องที่เราอยากจะทราบกันก็คือระบบ Pistar (www.pistar.uk) ซึ่งถูกพัฒนาโดยนักวิทยุสมัครเล่นประเทศอังกฤษซึ่งมีแนวความคิดแบบเดียวกันกับที่ผมกล่าวไปข้างต้นจึงได้คิดค้นและออกแบบโครงการเชื่อมโยงโครงข่ายวิทยุสื่อสารแบบดิจิตอลในระบบต่างๆ ที่มีในปัจจุบันเช่น D-Star, DMR, Fusion, P25 และ DXDN ซึ่งผมไม่ขอกล่าวถึงรายละเอียดของแต่ละระบบว่ามีที่มาที่ไปอย่างไร เอาเป็นว่ามันเป็นเทคโนโลยีของแต่ละผู้ผลิตเครื่องวิทยุสื่อสารชั้นนำ เช่น Icom, Motorola, Yaesu   ผมเชื่อว่าจนถึงปัจจุบันนี้นักวิทยุสมัครเล่นส่วนใหญ่คงไม่มีใครไม่รู้จักระบบ Pistar Hotspot แน่นอน แถมอาจจมีหลายท่านทำกันเล่นเยอะแยะกันไปหมดแล้ว บางคนมีอยู่ในความครอบครองหลายตัวเอาไว้ใช้หลายๆ สถานที่เพื่อความสะดวกต่อการใช้งาน เหมือนมีโครงข่ายเชื่อมโยงหรือ repeater และ Gateway เป็นของตัวเอง ในบทความนี้ผมจะไม่มาเล่าถึงวิธีการสร้างนะครับ ซึ่งเข้าใจว่าหลายๆท่านน่าจะทำกันเป็นแล้วไม่ยากและมีผู้เผยแพร่ให้ความรู้เยอะแยะมากมายใน Internet แต่ผมจะข้ามขั้นมาเล่าถึงการ Modify MMDVM Board เลย

 

ลักษณะของ Hotspot ส่วนตัว

ประกอบไปด้วยแผงวงจรสองแผง

ด้านล่างเป็นคอมพิวเตอร์เล็กๆ ที่

เรียกว่า Rasberry Pi ส่วนบอร์ด

ด้านบนเป็นวงจร รับ/ส่ง วิทยุ เรา

เรียกว่า MMDVM board

ซึ่งอาจจะมีจากหลายผู้ผลิต



 





MMDVM board

MMDVM board นั้นมีผู้ผลิตหลายรายมากในปัจจุบัน แต่ที่ผมจะเน้นก็คือของผู้ผลิตชื่อ JumboSPOT MMDVM board ซึ่งเป็นผู้ผลิตจากจีน แต่จริงๆ แล้วผู้ผลิตส่วนใหญ่มากกว่า 90% ก็เป็นจีนกันหมดแล้ว เนื่องจากหาง่ายและราคาถูกมากอย่างเช่นใน Lazada หรือ Aliexpress ผู้เขียนหาซื้อมาใช้งานในราคาไม่เกิน 900 บาท และถ้ารวมกล่องและจอด้วยก็ไม่เกิน 1500 บาท ซึ่งยังไม่นับรวม Raspberry Pi Board นะครับ  อีกประเด็นคือ JumboSPOT เป็น board ที่พัฒนามาแบบพื้นๆตามหลักการออกแบบของผู้ผลิต Chipset หลักบนบอร์ด ในส่วนของระบบสื่อสารภาควิทยุ คือ ADF7021 จากบริษัท ANALOG DEVICES แต่ประเด็นสำคัญก็คือ JumboSPOT นั้นเป็น บอร์ดที่ผลิตมาจากจีนส่งขายในและต่างประเทศเป็นหลักซึ่งใช้ความถี่ย่าน UHF ได้ ผิดจากประเทศไทยที่ยังไม่มีนโยบายให้ส่งย่าน UHF ได้แต่รับได้ ดังนั้นปัญหานี้นี่เองที่ผมจะมาเล่าให้ฟังถึงการปรับปรุงเปลี่ยนแปลงให้ Board MMDVM JumboSPOT สามารถใช้งานย่าน VHF ได้แบบเต็มประสิทธิภาพและมีสัญญาณรบกวนออกมาให้น้อยที่สุดหรือไม่มีเลย ทำให้นักวิทยุสมัครเล่นไทยสามารถใช้งาน Pistar Hotspot ได้อย่างถูกต้องกับ Band Plan การใช้ความถี่ของไทยที่เป็นย่าน VHF เป็นหลัก



หน้าตาของ MMDVM Board

จาก JumboSPOT

วงจรพื้นฐานของ JumboSPOT

เรามาเริ่มต้นทำความรู้จักกับวงจรและบอร์ดหน้าตาของ Board JumboSPOT กันก่อนนะครับ ในวงจรหรือ diagram ของ MMDVM Board นี้เป็นวงจรพื้นฐานที่เผยแพร่อยู่ใน Internet โดยท่าน Aleksander, S56SL ตามรูปด้านล่างนี้



Modify Board กัน

ผมอยากให้สังเกตตรงวงจรของ ADF7021 และตรงตารางมุมซ้ายล่างของรูป ซึ่งระบุถึงอุปกรณ์ที่เราจะต้องเปลี่ยนให้เหมาะกับย่านความถี่ที่เราใช้งานซึ่งก็คือย่าน VHF ที่เราใช้งาน (เพราะตอนซื้อมา มันเหมาะกับความถี่ย่าน UHF) ในวงจรส่วนที่เราจะทำการเปลี่ยนนั้นหลักๆ มีอยู่ 3 ส่วนคือ T-Stage LC filter, LC-Matching และ Ext VCO
เริ่มต้นจาก T-Stage LC filter นั้นจะประกอบไปด้วย L4,L5, C16 และในส่วนของ LC-Matching คือ C19, L6, C20, L7, C21 และส่วนสุดท้ายซึ่งเป็นตัวสำคัญที่สุด ซึ่งหากไม่ใส่หรือไม่เปลี่ยนค่ามันแล้ว Power output ที่ออกจะน้อยมากหรือไม่ออกเลยคือค่า L3 บางท่านอาจจะสงสัยวงจรกับรูปของ board MMDVM JumboSPOT ถ้าเป็นคนที่มีความรู้ด้านอิเลคทรอนิคส์บ้าง คงจะงงหน่อยเพราะ หมายเลขอุปกรณ์นั่นมันไม่ตรงกัน อันนี้ต้องใช้ประสบการณ์ด้านอิเลคทรอนิคส์มากขึ้นอีกหน่อยในการไล่วงจรเพื่อทำการเทียบหมายเลขของอุปกรณ์ที่ต่างกัน แต่ไม่ต้องห่วงผมดำเนินการทำตรงนั้นให้เรียบร้อยแล้ว และทำการกำหนดค่าอุปกรณ์ไว้ให้เลยดังรูปด้านล่างนี้ ทำให้ง่ายและเปลี่ยนอุปกรณ์ตามได้เลยครับ



ลูกศรชี้ แสดงบริเวณตัวอุปกรณ์ที่ต้องเปลี่ยน

(เอาของเดิมออก เอาของใหม่ที่ถูกต้องใส่ลงไป)

อีกอย่างหนึ่งซึ่งเป็นสิ่งที่ยากสำหรับท่านที่เป็น สว หรือ สูงวัย ที่มีปัญหาเรื่องสายตาอาจจะทำให้ ไม่สามารถเปลี่ยนอุปกรณ์ได้เอง ซึ่งผมก็เป็นหนึ่งในนั้น ก็อาจจะให้ช่างที่ซ่อมโทรศัพท์มือถือทำการเปลี่ยนให้ ย้ำนะครับ ช่างโทรศัพท์มือถือ อย่าไปใช้ช่างซ่อม TV หรือเครื่องซักผ้า ประเดี๋ยวจะหาว่าไม่เตือน เพราะว่าขนาดของอุปกรณ์ของโทรศัพท์มือถือนั้นมีขนาดที่เล็กมากและใกล้เคียงกันกับขนาดของอุปกรณ์บนบอร์ด MMDVM หรือใครมีเพื่อนที่เป็นช่างอิเลคทรอนิคส์ก็ลองขอให้เขาช่วยก็ได้  ตัวเลือกข้อหลังนี้ดีที่สุด เพราะฟรี แต่อาจจะโดนเพื่อนด่านิดหน่อยเพราะมีอะไรก็ไปใช้เขา ก็จะ เลี้ยงเหล้า เลี้ยงกาแฟ เลี้ยงข้าวหน่อยก็ดี ดังนั้นถ้าไม่ติดปัญหาในเรื่องหาคนเปลี่ยนก็จัดได้เลยครับ

เตรียมของ

ก่อนดำเนินการก็คงต้องจัดหาและซื้ออุปกรณ์ก่อนนะครับ ซึ่งแหล่งที่จะจัดหาผมไม่แน่ใจว่าบ้านหม้อเราจะมีครบมั้ยแต่ผมแนะนำให้ซื้อที่ ELEMENT14 หรือ Aliexpress นะครับ ซึ่งหาได้ครบทุกค่าแต่อาจจะต้องซื้อทีละ 100 ตัวเป็นอย่างน้อยเพราะจะคุ้มค่าส่งและเอามาแบ่งเพื่อนๆทำกันได้เป็นหลายสิบ board เลยที่เดียว รวมเบ็ดเสร็จต่อบอร์ดคำนวนเป็นค่าอุปกรณ์ต่อบอร์ดไม่เกิน 10 บาทครับ ผมขอสรุปอุปกรณ์ที่จะต้องซื้อให้ดังนี้นะครับ โดยอุปกรณ์ทั้งหมดต้องเป็นแบบ SMD  ขนาด 0402 เล็กมากจน สว. มองไม่เห็นเลย

ตารางค่าของอุปกรณ์ที่เหมาะสม

กับการทำงานในความพี่ย่าน VHF

1. L 18nF จำนวน 1 ตัว
2. L 68nH จำนวน 2 ตัว
3. L 47nH จำนวน 1 ตัว
4. L 82nH จำนวน 1 ตัว
5. C 22pF จำนวน 1 ตัว
6. C 33pF จำนวน 1 ตัว
7. C 15pF จำนวน 1 ตัว
8. C 22pF จำนวน 1 ตัว

ดูผลงาน

หลังจากที่ท่านได้ทำการเปลี่ยนแล้ว ถ้าใครมีเพื่อนที่มี Spectrum ก็สามารถให้เค้าช่วยลองวัดทดสอบประสิทธิภาพดู โดยหลักๆ อยากให้เราวัดทดสอบ 2 เรื่องง่ายๆ คือ เรื่องแรกเรื่อง Power output ซึ่งควรจะต้องได้อยู่ประมาณ +10dBm เป็นอย่างน้อยนั่นคือเราทำการเปลี่ยนอุปกรณ์ประสบความสำเร็จแล้ว ซึ่งผมมีตัวอย่างการวัดผ่าน Spectrum Analyzer ดังรูปด้านล่างนี้



ตรวจสอบการรบกวน

เรื่องที่ที่ไม่ควรมองข้ามคือเรื่อง ความถี่ Harmonic ที่ 2, 3, 4, 5 (spurious emission) ซึ่งถ้ามีขึ้นมาก็อาจจะไปสร้างการรบกวนต่อผู้ใช้ความถี่อื่นที่ความถี่ Harmonic จะไปตกลงพอดี ดังนั้นเรื่องนี้ก็ควรจะวัดเพื่อสังเกตว่าอุปกรณ์ของเรานั้นมีความถี่ Harmonic ออกมารบกวนคนอื่นหรือไม่ แต่เนื่องจากทางผู้ออกแบบวงจรได้มีการออกแบบภาค T-Stage LC Filter มาได้ค่อนข้างดีมากอยู่แล้ว ดังนั้นไม่พบความถี่ Harmonic ออกมาให้เห็นเลย หรือออกมาน้อยมากจนไม่สามารถสังเกตเห็นด้วยเครื่องมือวัด ดังรูปด้านล่าง



สุดท้ายนี้ผมขอให้ท่านได้ดำเนินการ Modify MMDVM JumboSPOT ของท่านด้วยความสำเร็จ และเล่น Hotspot กันอย่างสนุกสนาน เป็นไปตาม Band Plan ที่ กสทช. กำหนดด้วยนะครับ

 73 DE HS5BLO ชัยยุทธ ชาโญพงษ์)