กิจกรรมและประชุมประจำเดือน กุมภาพันธ์ 2566

 

ห่างกันไปนานคิดถึงจังเลย  หลังจากเผชิญวิกฤตโรคระบาด (ไม่ใช่โรคละบาท ไม่งั้นรวยกันไปหมดทุกคนแล้ว) โควิด-19 จนปีนี้ 2023 แล้วกว่าจะได้พบกันจริงจัง  เราก็กลับมาจัดกิจกรรมประจำเดือนเหมือนเช่นเคย  วันนี้ได้พบหลายท่าน มีบางท่านที่ไม่ได้พบตั้งแต่เริ่มการแพร่ระบาดของโรคติดต่อ อาจไม่มีภาพบางท่าน ต้องขออภัยด้วยนะครับเพราะคนถ่ายก็ถ่ายไปเล่นไปด้วยนั่นแหละ 

กิจกรรมวันนี้

• ได้เห็นได้จับคันเคาะรหัสมอร์สที่เรียกว่า Bug Key ของจริงๆ ที่คุณ อ.ทุเรียน (E25JRP) เอื้อเฟื้อหอบหิ้้วมาให้เล่นกันแถมยังแนะนำเกี่ยวกับการฝึกรหัสมอร์ส จากพี่ทุเรียน พี่อ๊อด (HS0DJU) ด้วย 
• กิจกรรม มุมดิจิตอล และการอัพเกรดเฟิร์มแวร์ โดยพี่ตู่ (HS1ZHY) และพี่ฤทธิ์ (HS2AAW) พร้อมขนมกุ่ยฉ่ายจาก บางคล้า (อร่อย...)
• กิจกรรมสายอากาศ EFHW จากพี่ตี๋ (E24MTA) แบบตากแดดรับวิตามินดี
• กิจกรรมสนทนาแลกเปลี่ยนมุมมองจากพี่ๆ คิดถึงคนที่ติดภารกิจมาไม่ได้

ส่วนกิจกรรมครั้งต่อไป มีขอเข้ามาแล้ว สายอากาศ Shorten Quarter WavebVertical Antenna, กิจกรรม Android Phone/Tablet สำหรับวิทยุสมัครเล่น ฯลฯ 

แล้วพบกันนะครับ
73 DE E20AE The DXER Clubstation

การจูนสายอากาศ เรื่องจริงหรือหลอกลวง

 

โดย จิตรยุทธ จุณณะภาต (HS0DJU) 

ในบรรดาอุปกรณ์เครื่องมือที่นักวิทยุสมัครเล่นมีใช้ทั่วไปก็คงประกอบไปด้วย ตัวเครื่องวิทยุสื่อสาร สายนำสัญญาณ สายอากาศ แหล่งจ่ายไฟ เครื่องวัด VSWR แต่สำหรับนักวิทยุที่ก้าวหน้าขึ้นไปกว่านั้นก็อาจจะมีเครื่องปรับจูนสายอากาศ (Antenna Tuner) ไว้ใช้งานด้วย โดยเฉพาะอย่างยิ่งนักวิทยุสมัครเล่นขั้นกลางซึ่งคงจะมีเครื่องที่ว่านี้กันอยู่หลายท่าน (ความจริง เรื่องจูนสายอากาศนี้มีทุกย่านความถี่นะครับ ไม่จำกัดเฉพาะ HF) การใช้เครื่องปรับจูนสายอากาศมักจะมาพร้อมกับคำถามว่า การจูนสายอากาศนั้นเป็นเรื่องจริงหรือแค่หลอกลวงกันแน่ หลอกลวงที่ว่าก็คือหลอกลวงเครื่องวิทยุสื่อสารของเราเพียงเท่านั้นโดยไม่มีผลดีอื่น ซึ่งก็นับว่ามีประเด็นที่ทำให้น่าสงสัยอยู่เหมือนกันสำหรับคนที่ไม่เข้าใจว่าเกิดอะไรขึ้นจริงๆ

ก่อนอื่นเรานิยามกันก่อนว่าคำว่า หลอกลวง คืออะไร

การหลอกลวง ปกติก็จะหมายถึงว่าไม่เป็นความจริง คือ บอกอย่างหนึ่งแล้วแต่ไม่ได้ทำตามนั้น หรือทำไม่ได้ ทำให้ดูเหมือนว่าได้แต่จริงๆ แล้วไม่ใช่ อะไรทำนองนั้น ดังนั้นถ้าจะบอกว่าการจูนสายอากาศนั้นหลอกลวง ก็คงหมายถึงประมาณว่า หลังจากจูนแล้วทำให้แค่เครื่องส่งวิทยุไม่เสียหายเฉยๆ นอกนั้นทุกอย่างเหมือนเดิม เดี๋ยวเราค่อยมาดูกันว่าอะไรจริง อะไรไม่จริง นะครับ 

ดูพื้นฐานกันสักนิด

ก่อนจะไปถึงเรื่องอื่นไกล เรามาดูว่าสภาพการการออกแบบเครื่องวิทยุให้ทำงาน และสิ่งที่เกิดขึ้นเมื่อเราต่อเครื่องวิทยุเข้ากับสายนำสัญญาณ และ ปลายสายนำสัญญาณต่อเข้ากับสายอากาศ เสียก่อน แล้วค่อยว่าเรื่องการจูนสายอากาศต่อทีหลัง

1. เครื่องส่งวิทยุถูกออกแบบให้ส่งกำลังได้ดีเมื่อต่อเข้ากับโหลดแบบ Resistive (คือไม่มี Reactance - ส่วนประกอบความต้านทานเชิงซ้อนที่เกิดจากความเหนี่ยวนำและความจุไฟฟ้า) ที่มีค่า 50 Ω จะทำให้วงจรขยายทำงานเต็มที่ ส่งถ่ายพลังงานสูงสุด

ภาพที่ 1 เมื่ออิมพิแดนซ์ของโหลด (Z_in) เป็น 50 Ω
เครื่องส่งจะทำงานดีที่สุดและเมื่อมีค่าเท่ากับ
Z_out  ก็จะเกิดการส่งถ่ายพลังงานสูงสุดด้วย

2. เมื่ออิมพิแดนซ์แมทช์กัน จะไม่มีการสะท้อนกลับของกำลังของคลื่น

ภาพที่ 2 ที่จุดเชื่อมต่อระหว่างสายนำสัญญาณ (แรเงา)
อิมพิแดนซ์จำเพาะ (Z₀) กับโหลดหรือสิ่งที่มาต่อเชื่อม (Z_in)
ถ้า Z_in = Z₀  จะไม่มีการสะท้อนของคลื่นที่จุดต่อเชื่อม
ทำให้สัมประสิทธิการสะท้อนกลับ (Г) เป็นศูนย์ นั่นคือไม่มี
คลื่นสะท้อนกลับที่จะไปรวมกับคลื่นที่เคลื่อนที่ไปข้างหน้า
ทำให้ไม่เกิดคลื่นนิ่งในสายนำสัญญาณด้วย

3. ถ้าอิมพิแดนซ์ของโหลด (Z_L) ที่แมทช์กับอิมพิแดนซ์จำเพาะของสายนำสัญญาณ (Z₀) จะไม่มีคลื่นสะท้อนกลับที่จุดต่อเชื่อม (Г = 0) ทำให้ไม่มีคลื่นนิ่งในสายนำสัญญาณ (VSWR เป็น 1:1) จึงทำให้ไม่มีการสูญเสียในสายนำสัญญาณ "อันเนื่องมาจากคลื่นนิ่ง" ** อีกด้วย 

ภาพที่ 3 เมื่อ Z₀ = Z_L   จะไม่มีการสะท้อนกลับที่จุด
ต่อเชื่อม เมื่อไม่มีคลื่นเดินทางย้อนไปผสมกับคลื่น
ที่เดินทางไปข้างหน้า จึงไม่มีคลื่นนิ่งเกิดขึ้น และไม่มี

การสูญเสียกำลังส่วนเพิ่มจาก VSWR สูงในสาย
นำสัญญาณไปด้วย

** ปกติ สายนำสัญญาณเมื่อต่อกับระบบที่แมทช์อย่างสมบูรณ์ทุกอย่าง จะไม่มีคลื่นนิ่ง (Standing Wave) ในสายนำสัญญาณ (VSWR 1:1) แต่ยังมีการสูญเสียระดับหนึ่งอยู่แล้วขึ้นกับชนิดและความยาวของสายนำสัญญาณนั้น แต่ถ้ามีคลื่นนิ่งในสายนำสัญญาณเส้นนั้น (VSWR > 1:1) จะทำให้การสูญเสียเพิ่มขึ้นกว่าปกติ เรียกว่าการสูญเสียเพิ่มเนื่องจากคลื่นนิ่งในสายนำสัญญาณ ยิ่งคลื่นนิ่งมีขนาดมากการสูญเสียส่วนเพิ่มนี้ก็มากขึ้นไปด้วย ดูภาพที่ 4

ภาพที่ 4 ถ้าอิมพิแดนซ์ของโหลด Z_L และอิมพิแดนซ์

จำเพาะของสายนำสัญญาณ Z₀  มีค่าไม่เท่ากัน จะ

มีการสะท้อนกลับที่รอยต่อ (Г ≠ 0)  คลื่นสะท้อนกลับ
(Reflected wave) จะผสมกับคลื่นที่วิ่งไปข้างหน้า

(Forward wave) รวมกันเป็นคลื่นนิ่งในสายนำสัญญาณ

คลื่นนิ่งนี้จะเพิ่มความสูญเสียในสายนำสัญญาณ

ให้มากกว่าปกติขึ้นไปอีก

วงจรแมทชิ่งในจูนเนอร์เป็นอย่างไร

ก่อนอื่นต้องเข้าใจคำว่า "จูน" (tune) กันก่อน คือเราไม่ได้ไปทำอะไรกับสายอากาศ สายอากาศก็ยังคงมีอิมพิแดนซ์ของมันค่าเดิม แต่การจูนที่ว่าคือ "การปรับ/แปลง" ทำให้อิมพีแดนซ์ที่ถูกมองเห็นเมื่อมองผ่านวงจรจูนมีค่าเปลี่ยนไปตามต้องการ ส่วนมากคือไปเป็นค่ามาตรฐานของระบบเช่น 50 Ω ด้วยวงจรภายในเครื่องจูนเนอร์ที่ประกอบไปด้วยอุปกรณ์ที่ต้องไม่สูญเสียกำลังงานทางไฟฟ้าไปเป็นรูปอื่น (มักคือความร้อน) อุปกรณ์ดังกล่าวก็คือตัวเก็บประจุ, ตัวเหนี่ยวนำ, หม้อแปลง, ส่วนของสายนำสัญญาณ  (ไม่มีตัวความต้านทานมาเกี่ยวข้อง เพราะเมื่อมีกระแสไฟฟ้าไหลผ่านความต้านทานไฟฟ้าที่ไม่ใช่ 0 Ω จะเกิดการสูญเสียพลังงานเป็นความร้อนทันที ซึ่งเราไม่ต้องการ)  การจัดขนาดและรูปแบบของอุปกรณ์ทำให้สามารถเปลี่ยนอิมพิแดนซ์จากค่าหนึ่งไปเป็นอิมพีแดนซ์ที่แมตช์กับระบบเช่น 50 Ω โดยไม่มีการสูญเสียพลังงาน  และเมื่อเกิดการแมทช์กันของอิมพิแดนซ์ก็จะเกิดสิ่งที่ตามมาตาม 3 ข้อที่กล่าวมาด้านบน  

จูนเนอร์ที่อยู่แต่ละตำแหน่งให้ผลต่างกัน

เวลาเราเอา "จูนเนอร์" ใส่เข้าไปในระบบ ที่ต้นทางเป็นเครื่องวิทยุและปลายทางเป็นสายอากาศเราทำได้ หลายวิธี หลายตำแหน่ง ค่อยๆ มาดูกันนะครับว่า ใส่เข้าไปอย่างไรบ้าง 

1. แบบต่อตรง

คือ ต่ออุปกรณ์ทุกอย่างถึงกันโดยตรงโดยไม่มีสายนำสัญญาณมาเกี่ยวข้อง ออกจะดูแปลกสักหน่อยแต่จำเป็นต้องยกตัวอย่าง แบบนี้คือเอาเครื่องวิทยุต่อกับจูนเนอร์แล้วต่อกับสายอากาศเลยตรงๆ โดยไม่มีสายนำสัญญาณมาเกี่ยวข้องด้วย มันเลยแปลก ถึง แปลกมาก แต่ถ้าจะให้ไม่รู้สึกแปลกก็ลองนึกถึงสายอากาศที่มีวงจรแมทช์ (ก็ถือว่าเป็นจูนเนอร์อย่างหนึ่งนะ เพียงแต่มันปรับอะไรไปมาไม่ได้เท่านั้นเอง เขาทำไว้สำหรับสายอากาศนั้นๆ ความถี่นั้นๆ โดยเฉพาะแล้ว) ในตัว เช่น สายอากาศสไลด์ที่แมทช์อย่างดี ต่อเข้ากับวิทยุเลยตรงๆ กรณีเช่นนี้ ทุกอย่างจะแมทช์กันหมด สายอากาศเองอาจจะมีอิมพิแดนซ์ 350 - j20 Ω แต่จูนเนอร์ที่โคนของสายอากาศจูนลงมาเป็น 50+j0 Ω แล้วต่อเข้าเครื่องวิทยุไปตรงๆ การจูนแบบนี้ "เป็นจริง ได้ผลสมบูรณ์ ไม่หลอกลวง" ดูภาพที่ 5

ภาพที่ 5 เมื่อจูนเนอร์ต่อตรงกับสายอากาศและ
ต่อตรงกับวิทยุเลย มันจะแปลงอิมพิแดนซ์ของ
ของสายอากาศ Z_A ให้เป็น Z_in ที่มีค่าเท่ากับ
50 Ω ซึ่งเท่ากับอิมพิแดนซ์ขาออกของเครื่อง
ส่งวิทยุ (Z_S) เมื่อเป็นดังนั้นจะทำให้เครื่องส่งทำงาน
ได้ตามที่ออกแบบและเกิดการส่งถ่ายพลังงานสูงสุด

2. เมื่อจูนเนอร์อยู่ด้านสายอากาศ

กรณีอย่างนี้เราอาจจะคิดว่ามันเป็นวงจรแมตช์ที่อยู่กับสายอากาศเองเลยก็ได้ หรือเป็นจูนเนอร์ที่เรียกว่ารีโมทจูนเนอร์ก็ได้ซึ่งจะให้ผลในแบบเดียวกันคือ จะจูนอิมพีแดนซ์ของสายอากาศจากค่าอื่นใดไปเป็นอิมพีแดนซ์มาตรฐานคือ 50+j0 Ω แต่คราวนี้เราจะต่อเข้าสายนำสัญญาณที่มีความต้านทานจำเพาะ Z₀ เป็น 50 Ω ซึ่งก็จะแมทช์กับอิมพีแดนซ์ด้านออกของจูนเนอร์ ทำให้ไม่มีการสะท้อนกลับที่จุดเชื่อมต่อระหว่างจูนเนอร์และสายนำสัญญาณ, ไม่มีคลื่นนิ่งในสายนำสัญญาณนั้นทั้งเส้น, ที่ปลายสายนำสัญญาณอีกด้านหนึ่งซึ่งจะไปต่อเข้ากับเครื่องวิทยุก็จะเป็น 50 Ω  จึงไม่มีการสะท้อนกลับที่จุดต่อระหว่างปลายสายนำสัญญาณกับเครื่องวิทยุ, การส่งถ่ายกำลังงานจะส่งได้สมบูรณ์ทั้งด้านวิทยุ ด้านจูนเนอร์  การจูนแบบนี้ก็ "เป็นจริง ได้ผลสมบูรณ์ ไม่หลอกลวง" เช่นกัน  ดูภาพที่ 6 

ภาพที่ 6 จูนเนอร์ถูกติดตั้งไว้ที่ด้านสายอากาศ
คือที่โคนสายอากาศเลย มันจะแปลงอิมพิแดนซ์
Z_A ของสายอากาศไปเป็น 50 Ω ก่อนต่อกับสาย
นำสัญญาณเพื่อต่อลงมาถึงเครื่องวิทยุ เนื่องจาก
อิมพิแดนซ์ขาออกจากจูนเนอร์ Z_in มีค่า 50 Ω

ทำให้มันต่อเข้ากับสายนำสัญญาณที่มีความ
ต้านทานจำเพาะ Z₀ เป็น 50 Ω ได้อย่างไม่มีการ

สะท้อนกลับของคลื่น ทำให้สายนำสัญญาณทั้งเส้น
มี VSWR เป็น 1:1 และปลายสายนำสัญญาณด้าน
วิทยุก็เป็น 50 Ω ด้วย ทำให้แแมทช์ที่จุดนั้นเช่นกัน

3. เมื่อจูนเนอร์อยู่ด้านเครื่องส่งวิทยุ 

แบบนี้เป็นแบบที่เรามักใช้กันมาก เพราะง่ายต่อการใช้งาน ไม่ต้องเอาจูนเนอร์ (ราคาแพง) ไปตากแดดตากฝนไว้โคนสายอากาศ และไม่ต้องมีสายไฟควบคุมการทำงานของจูนเนอร์เพิ่มอีกหนึ่งชุด   แบบนี้อิมพิแดนซ์ที่จุดเชื่อมต่อระหว่างสายอากาศกับสายนำสัญญาณจะไม่แมทช์ และมีคลื่นนิ่งอยู่ในสายนำสัญญาณทั้งเส้นนั้น จนเมื่อมาถึงด้านเครื่องวิทยุ จะถูกจูนอิมพิแดนซ์ให้แมทช์ลงมาเป็น 50+j0 Ω ทำให้เครื่องส่งทำงานเต็มที่ แต่ยังมีคลื่นนิ่งในสายนำสัญญาณที่ต่อจากสายอากาศลงมายังจูนเนอร์ ทำให้มีผลเสียเรื่องการสูญเสียส่วนที่เพิ่มจากปกติในสายนำสัญญาณเนื่องจากมีคลื่นนิ่ง ยิ่ง VSWR ในสายนำสัญญาณยิ่งสูง ยิ่งสูญเสียเพิ่มกว่าปกติขึ้นไป (ดังนั้นการพยายามทำให้  มีค่าใกล้เคียง 50 Ω เอาไว้ก่อนด้วยจึงเป็นสิ่งที่ดี) จะเห็นว่าการจูนแบบนี้ก็มีข้อดีอยู่เกือบครบ เพียงแต่มีคลื่นนิ่งในสายนำสัญญาณที่ต่อจากสายอากาศลงมายังจูนเนอร์อยู่  ดังนั้นถ้าจะพูดว่าหลอกลวงก็คงไม่ใช่ เพียงแต่ได้ข้อดีไม่ครบ เท่านั้นเอง ดูภาพที่ 7

ภาพที่ 7 จุดเชื่อมต่อระหว่างสายอากาศ (อิมพิแดนซ์
Z_A กับสายนำสัญญาณ (อิมพิแดนซ์ Z₀) จะไม่แมทช์ 
ทำให้ ( Г ≠ 0 ) และมีคลื่นนิ่งในสายนำสัญญาณที่ต่อจาก
สายอากาศลงมาจนถึงช่องขาเข้าของจูนเนอร์  จูนเนอร์
จะแปลงอิมพิแดนซ์ที่ปลายสายนำสัญญาณ ( Z_B )
ให้เป็น Z_in = 50 Ω และต่อเข้ากับขั้วของวิทยุซึ่ง
ต้องการอิมพิแดนซ์ 50 Ω ทำให้วิทยุทำงานได้ดี
ส่งกำลังออกไปได้เต็มที่ตามที่ออกแบบไว้

วงจรภายในจูนเนอร์

ที่จริงมีวงจรหลากหลายรูปแบบที่ออกแบบให้ใช้ได้ แต่ละแบบก็มีข้อดีข้อเสียต่างกัน แต่ที่นิยมทำกันคือวงจรแบบ T-network และ π-network ดูภาพที่ 8 

ภาพที่ 8 วงจรจูนเนอร์สายอากาศแบบ
T-network และ π-network ที่นิยมใช้กัน
(แต่จริงๆ มีอีกมากมายหลายแบบมาก)

สรุป 

1. จริงๆ แล้วอิมพิแดนซ์ของสายอากาศเอง มันขึ้นกับลักษณะ รูปร่าง ขนาด ของสายอากาศและความถี่ ซึ่งมีค่าของมันเอง ถ้าเราจะเปลี่ยนอิมพิแดนซ์ของตัวสายอากาศเองเราจะต้อง ดัด หัก งอ ยืด หด ขยับ ต่างๆ นาๆ เอา 

2. การจูนสายอากาศด้วยจูนเนอร์นั้น เป็นการปรับอิมพิแดนซ์จากอิมพิแดนซ์ที่ขั้วต่อของสายอากาศไปเป็นค่าอื่นด้วยวงจรพาสซีฟที่ประกอบไปด้วย ตัวเหนี่ยวนำ และ/หรือ ตัวเก็บประจุ และ/หรือ หม้อแปลง และ/หรือ ส่วนของสายนำสัญญาณ (stub) โดยไม่เปลี่ยนอิมพิแดนซ์ของสายอากาศเอง

3. เราเปลี่ยน/แปลงอิมพิแดนซ์ด้วยจูนเนอร์ให้เหมาะสมเพื่อการนำไปใช้งานต่อไป คือ เมื่อต่อกับสายนำสัญญาณอื่นจะมีการสะท้อนกลับน้อย(หรือเป็นศูนย์) หรือเมื่อต่อกับภาคขยายของเครื่องส่งก็จะทำให้เครื่องส่งทำงานเต็มที่ 

4. ดังนั้นผลของการจูนสายอากาศจึง "เกิดผลดีจริง" 

5. ตำแหน่งที่ดีที่สุดในการใส่วงจรจูนเนอร์คือที่โคนของสายอากาศเอง  รองลงมาคือที่ใกล้เครื่องวิทยุ โดยทั้งสองกรณีนี้ได้ผลที่เป็นจริง  เพียงแต่การใส่จูนเนอร์ไว้ที่ด้านวิทยุอาจจะให้ผลได้ไม่สมบูรณ์

6. การใช้งานสายอากาศที่แย่ที่สุดคือการใช้สายอากาศ/สายนำสัญญาณที่ไม่แมทช์กันโดยไม่ใช้จูนเนอร์เลย

หวังว่าจะพอทำให้เพื่อนๆ เข้าใจเกี่ยวกับที่มาที่ไป และผลของการจูนอิมพิแดนซ์ของสายอากาศด้วยจูนเนอร์มากขึ้นนะครับ และคงตัดสินใจเองได้ว่าเป็นการหลอกลวงหรือไม่  แล้วพบกันใหม่ในบทความต่อไปนะครับ 

73 DE HS0DJU

กิจกรรมพูดคุย HF Propagation

เมื่อวันที่ 28 กรกฎาคม 2564 เวลา 20:00-21:00 น. ที่ผ่านมา ชมรม The DXER (สัญญาณเรียกขาน E20AE) ได้เปิดห้อง Zoom ให้เพื่อนนักวิทยุสมัครเล่นที่สนใจเข้ารับฟัง พูดคุย เกี่ยวกับการแพร่กระจายคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าในย่านความถี่ HF โดยมีวิทยากรคือคุณจิตรยุทธ (HS0DJU) และคุณสุพจน์ (E25JRP) มีเพื่อนๆ สนใจเข้ารับฟังเกือบ 50 ท่าน ชมรมฯ ขอขอบคุณเพื่อนๆ ที่ให้ความสนใจ และจะจัดกิจกรรมดีๆ เช่นนี้ในโอกาสต่อไปครับ 

Link เอกสารในการพูดคุย ผลของชั้นบรรยากาศต่อการสื่อสารย่าน HF

ดวงอาทิตย์กับการสื่อสารด้วยคลื่นวิทยุ

ขอบคุณภาพประกอบจาก NASA

โดย จิตรยุทธ จุณณะภาต HS0DJU 

ดาวฤกษ์ (star) ที่ใหญ่ที่สุดและใกล้ตัวเราที่สุด เป็นแหล่งกำเนิดพลังงานมหาศาลที่ช่วยให้ชีวิตบนดาวเคราะห์ (planet) อย่างโลกของเราดำรงอยู่ได้ ก็คือดวงอาทิตย์ในสุริยจักรวาลของเรานี้เอง จริงๆ แล้วดวงอาทิตย์เป็นเหมือนผู้ให้ทั้งคุณและโทษ แน่นอนว่าสิ่งมีชีวิตบนโลกของเราคงอยู่ไม่ได้ถ้าไม่มีดาวฤกษ์ดวงนี้ สิ่งมีชีวิตก็อยู่ไม่ได้ แต่ขณะเดียวกันด้วยพลังงานอันมหาศาลของดวงอาทิตย์ ก็สามารถเป็นภัยต่อสิ่งมีชีวิตได้เช่นกัน ยังโชคดีที่โลกของเรามีระบบป้องกันตัวเองอยู่บ้าง ทำให้เกิดสมดุลที่เรายังมีชีวิตกันอยู่ได้อย่างทุกวันนี้

ดวงอาทิตย์กับระบบสื่อสาร

นานๆ ครั้ง เราคงเคยได้ยินข่าวว่าการสื่อสารผ่านดาวเทียมบ้าง ด้วยคลื่นวิทยุบนพื้นโลกบ้าง อาจจะถูกรบกวนจากปรากฏการณ์ต่างๆ บนดวงอาทิตย์ โดยบางช่วงของปีอาจจะจะเกิดปรากฏการณ์ทางธรรมชาติ เรียกว่า “พายุสุริยะ” ซึ่งจะรบกวนการสื่อสารของเรา บางครั้งรุนแรงขนาดทำให้กระแสไฟฟ้าในบางเมืองขัดข้องเลยก็เคยเกิดขึ้น เราค่อยๆ มาดูกันว่าคืออะไรนะครับ

Solar Flare หรือเปลวสุริยะ

เป็นการปล่อยพลังงานออกมาของดวงอาทิตย์เป็นระยะๆ จะเห็นเป็นเปลวพุ่งเหนือผิวดวงอาทิตย์

ภาพที่ 1 Solar Flare หรือเปลวสุริยะ
เกิดควบคู่กับบริเวณ Sunspot หรือจุดดับ
บนดวงอาทิตย์ (ที่จริงไม่ดับ เพียงแต่
ร้อนน้อยกว่าบริเวณรอบๆ เท่านั้น) จึงเห็น
ว่าสีไม่สุกสว่างเท่าบริเวณอื่น  บริเวณจุด
ดับนี้มีสนามแม่เหล็กสูงมาก จะเห็นว่า
เปลวจะโค้งวกกลับไปตามเส้นแรงแม่เหล็ก

ในภาพที่ 1 เปลวพวกนี้เรียกว่า Flare ซึ่งจะเกิดบริเวณใกล้ๆ กับ sun spot ซึ่งก็เกิดเป็นคู่ๆ (ดูภาพที่ 16 และคำอธิบายประกอบภาพในบทความเรื่อง ผลของชั้นบรรยากาศต่อการสื่อสารย่าน HF) สิ่งที่ตามมาคือ Solar flare แพร่กระจายคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าสารพัดความถี่ออกมาทั้ง RF ไปยันช่วงความถี่ของรังสีแกมม่าโน่นแหละ

ภาพที่ 2 คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าในความถี่ต่างๆ
จะเห็นว่ากว้างมาก โดยแสงที่ตาเรามองเห็น
ได้ เป็นส่วนเล็กๆ ส่วนหนึ่งด้วย

จะเห็นว่าคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่ออกมาจากดวงอาทิตย์กินแถบความถี่กว้างมหาศาลมาก ท่านพระอาทิตย์เรียกได้ว่าเหมาเกือบหมด แต่ ที่มันมีผลกับการสื่อสารย่าน HF ของเราก็คือจาก UV และ X-ray จากดวงอาทิตย์  โดยส่วน UV ปลายๆ (เรียกว่า Extreme UV หรือ EUV) กับ X-ray แรงๆ ที่มาจากพระอาทิตย์เพราะมีเปลวหรือ flare นี้ ทำให้โมเลกุลของแก๊สในบรรยากาศชั้น F และ D-layer ของโลกแตกตัวเป็นอิเล็กตรอนกับโปรตรอนหนาแน่นมากๆ  ถ้าหนาแน่นระดับพอดีคือหนาเฉพาะในชั้น F จะเป็นผลดี แต่ถ้าประจุอิสระในชั้น D หนาแน่นมากไปด้วย ชั้น D จะดูดกลืนพลังงานของคลื่นวิทยุย่าน HF ไว้เสียหมดก่อนที่จะขึ้นไปถึงชั้น E และ F แล้วสะท้อนลงมา เรียกว่าถูกเตะตัดขาเสียก่อนก็ว่าได้  เมื่อเกิดเหตุการณ์แบบนั้นนรุนแรงมากจะเรียกว่า HF blackout คือการสื่อสารย่าน HF ไม่สามารถใช้งาน (จากการสะท้อนชั้นบรรยากาศ) ได้ 

ลมสุริยะ (Solar Wind)

โดยทั่วไปมักเกิด Solar Flare ก่อน ถ้า Solar flare รุนแรงก็อาจจะเกิด CME หรือ Coronal Mass Ejection ตามมา CME คือการที่ดวงอาทิตย์ปล่อยอนุภาคที่มีประจุไฟฟ้าความเร็วสูงมากออกมาด้วยการเร่งของสนามแม่เหล็กขนาดมหาศาลของดวงอาทิตย์ ก็จะเป็นลมสุริยะหรือเรียกว่า Solar Wind (ถ้าลมแรงๆ ก็เป็นพายุสุริยะล่ะ)  

ภาพที่ 3 ภาพถ่ายเมื่อวันที่ 22 กันยายน 2011
ดย Jean-Pierre Brahic แสดงให้เห็น Solar flare
รุนแรงบริเวณ sunspot 1302 (ภาพของโลกถูก
เพิ่มลงไปเพื่อการเปรียบเทียบขนาดเท่านั้น)

ถ้าเราจะบอกว่าลมสุริยะเกิดขึ้นเพราะดวงอาทิตย์ "เก็บกด" ก็ว่าได้  เมื่อดวงอาทิตย์สะสมพลังงานไว้มากเข้า เมื่อถึงจุดหนึ่งมันก็ระเบิดพลังงานออกมา  ปล่อยมารร้าย  เอ๊ย ปล่อย พลาสมา ออกมา พลาสมาคืออนุภาคมีประจุ เกิดเมื่ออะตอมของธาตุได้รับพลังงานมาก ชิ้นส่วนของมันก็แตกออกจากกันเป็น อิเล็กตรอน โปรตรอน อนุภาคแอลฟา และสารพัดอย่างออกมา อนุภาคพวกนี้มีประจุไฟฟ้า ก็วิ่งๆๆๆๆ ตามเส้นแรงแม่เหล็กของดวงอาทิตย์มายังโลกด้วยความเร็วมหาศาล 

ภาพที่ 4 ลมสุริยะ (Solar Wind) คือปรากฏการณ์
ที่ดวงอาทิตย์ปล่อยอนุภาคมีประจุออกมารอบตัว
ส่วนหนึ่งจะวิ่งมาตามสนามแม่เหล็กของดวงอาทิตย์
(ที่กำลังมหาศาล) มายังโลกของเรา โลกเรามีสนาม
แม่เหล็กที่คอยลดพลังงานและเบี่ยงเบนอนุภาค
เหล่านี้ลง เป็นการปกป้องตัวเองด้วย

พายุแม่เหล็กโลก (Geomagnetic storm)

เกิดเมื่อลมสุริยะรุนแรงกว่าปกติ ทำให้เหล่าอนุภาคมีประจุไฟฟ้า (ทั้งประจุบวกและลบ) ที่ปล่อยจากดวงอาทิตย์ (เรียกรวมๆ ว่า Coronal Discharge) มีจำนวนมากและพลังงานสูงวิ่งมาถึงโลก ประจุพวกนี้มีความเร็วสูงมากคือใช้เวลา 1-2 วันเท่านั้นก็มาถึงโลกแล้ว (อนุภาคพวกนี้ มีประจุไฟฟ้า และเรารู้อยู่แล้วว่าประจุไฟฟ้าที่เคลื่อนที่จะทั้งสร้างสนามแม่เหล็ก)  ผลคือสนามแม่เหล็กโลกโดยรวมจะกระเพื่อม วูบวาบ คือถูกรบกวน   จึงมีผลกับ HF ความถี่ต่ำๆ การรบกวนของอนุภาคจากดวงอาทิตย์ที่กระทบสนามแม่เหล็กโลกจะทำให้เห็นเป็น ออโรรา ที่ขั้วโลกได้ 

ภาพที่ 5 ภาพจำลองการรบกวนสนนามแม่เหล็กโลก

ภาพที่ 6 ออโรรา (Aurora) 

ออโรราหรือปรากฏการณ์เรืองแสงเหล่านี้เกิดจากอนุภาคจากดวงอาทิตย์ทำปฏิกริยากับโมเลกุลของแก๊สในชั้นบรรยากาศโลก ทำให้เกิดการเรืองแสง ถ้าแก๊สเป็นออกซิเจนจะได้แสงสีเขียวและแดง ถ้าเป็นไนโตรเจนก็จะเกิดแสงสีน้ำเงินและม่วง เป็นต้น 

สรุปภาพรวม

ในการสื่อสารย่าน HF ความถี่ราว 14-30MHz ถ้าดวงอาทิตย์ปล่อยพลังงานออกมาพอสมควร (คือ มี sun spot มาก มีพลังงานออกมาในระดับที่เรียกว่า "เกิด Flare อ่อนๆ" จะทำให้ชั้นบรรยากาศ F ของโลกแตกตัวเป็นประจุอิสระมาก และทำหน้าที่สะท้อนคลื่นได้ดี  แต่ถ้ารุนแรงเกินไป ชั้น D ก็จะแข็งแรงและดูดซึมพลังงานไปเสียหมดก่อนคลื่นจะเดินทางขึ้นไปถึงชั้น F ได้ ด้านความถี่ 3-10 MHz นั้น ต้องระวังเรื่องความปั่นป่วนของสนามแม่เหล็กโลกแทน ถ้ารุนแรงมากจะไม่ดีต่อความถี่ช่วงนี้เพราะ D layer ที่หนาแน่นแข็งแรงก็จะดูดกลืนความถี่ช่วงนี้ได้มากกว่าช่วงที่สูงกว่าด้วยซ้ำไป  นั่นคือ

1. เราอยากได้ Sun spot จำนวนมาก 
2. เกิดการปล่อยพลังงานออกมา ระดับ flare แต่ไม่รุนแรง
3. ไม่ชอบ flare รุนแรงระดับพายุสุริยะ โดยเฉพาะไม่ต้องการ CME

การสื่อสารช่วงความถี่ HF จึงเป็นภาพรวมของหลายสิ่งอย่างผสมกันค่อนข้างซับซ้อน  ความสนุกของเราอาจจะอยู่ตรงนี้ก็ได้นะครับ

73 DE HS0DJU (จิตรยุทธ จุณณะภาต) 

Pile Up คืออะไร

โดย คุณสุพจน์ พงษ์พรรณเจริญ (E25JRP)
บรรณาธิการ จิตรยุทธ จุณณะภาต (HS0DJU) 

วิทยุสมัครเล่นมีหลายความถี่และหลายโหมดในการติดต่อสื่อสาร โหมดหนึ่งที่มีประสิทธิภาพสูงก็คือโหมด CW หรือที่เรียกกันว่ารหัสมอร์ส และด้วยความมีประสิทธิภาพสูงจึงติดต่อได้ไกลและมากมายหลายสถานีทั่วโลก การติดต่อนี้อาจจะเริ่มด้วยการ CQ เพื่อหาสถานีที่จะมาสนทนาด้วย จะเพื่อการทดสอบสายอากาศใหม่ เพื่อหาเพื่อนใหม่หรือแม้แต่คุยแก้เหงาก็ตาม 

หลายโอกาสเราจะได้ยินคำแปลกๆ พ่วงต่อท้าย CQ ในโหมด CW หรือรหัสมอร์สนี้ต่อท้ายสัญญานเรียกขานด้วย เช่น CQ DX, CQ EU, CQ NA, CQ TEST  โดยสิ่งที่เพิ่มเข้ามาจะเป็นตัวบ่งบอกความต้องการเฉพาะของการเรียกขานนั้นๆ (ทั้งหมดนี้ใช้การเคาะเป็นรหัสมอร์สนะครับ) 

• CQ DX เป็นการบอกว่าผู้ CQ ต้องการติดต่อสถานีทางไกล มักหมายถึงสถานีนอกประเทศของตน
• CQ EU คือต้องการติดต่อกับสถานีในทวีปยุโรป
• CQ NA เป็นการบอกให้รู้ว่าผู้เรียกต้องการติดต่อกับสถานีจากอเมริกาเหนือ (North America) เท่านั้น เป็นต้น
• CQ TEST เป็นการบอกให้รู้ว่าสถานีนั้นกำลังอยู่ระหว่างการแข่งขัน (TEST ย่อมาจาก contest หรือ แข่งขัน) 

ในบรรดาตัวพ่วงทั้งหลายนั้น ก็จะมี UP อยู่ด้วย โดยมักจะแจ้งไว้หลังสัญญานเรียกขานของสถานี เช่น CQ CQ DE AA1ABC AA1ABC UP ซึ่งหลายๆ คนมักจะงงว่า คำว่า UP นั้นหมายถึงอะไรและทำไมต้อง UP

Pile Up เพื่อนๆ สุมกองรวมกัน

การจะพูดถึงเรื่อง UP ก็คงหนีไม่พ้นที่จะพูดถึง Pile Up ควบคู่ไปด้วย คำว่า Pile Up แปลตรงตัวคือการเอาอะไรมากองๆ สุมๆ กันไว้ สถานการณ์ Pile up (สามารถใช้ว่า Pileup หรือ Pile-up ได้เช่นกัน) มักจะเกิดขึ้น เมื่อมีสถานีหายากปรากฏตัวขึ้นบนความถี่แล้ว CQ ให้โอกาสเพื่อนๆ ติดต่อเข้ามา ซึ่งเมื่อสถานีต่างๆ รู้ข่าว ก็จะพากันมาพยายามติดต่อด้วยทำให้สัญญานทับซ้อนกันจนไม่สามารถจับใจความได้ ยิ่งเป็นแบบนี้ทุกคนก็ยิ่งร้อนใจ ยิ่งพยายามส่งกันเร็วขึ้น ถี่ขึ้น แย่งกันแบบใครดีใครอยู่ (อันนี้ล้อเล่นนะครับ ก็มีจังหวะ มารยาทตามสมควรล่ะนะ)  สุดท้ายก็ไม่มีใครสามารถติดต่อกันได้เลยเพราะสัญญาณของสารพัดสถานีทับซ้อนกันหรือ Pile up ตามความหมายนั่นเอง 

แล้วจะฟังกันรู้เรื่องหรือ 

เมื่อเกิดเหตุการณ์เช่นนี้ขึ้นก็มักจะไม่รู้เรื่องไงครับ โดยทั่วไป สถานีที่เรียกขานก็จะมีอยู่ 2 ทางเลือก

1. พยายามเลือกเอาเอง

หากมีสถานีเรียกขานซ้อนกันไม่มากนักก็รับมือกับ Pile up บนความถี่เดิมนั้น โดยการส่งเฉพาะตัวอักษรที่ตัวเองพอจะรับได้เพื่อเป็นการลดจำนวนผู้เรียกขานลงไปบางส่วนเหลือเฉพาะสถานีที่ต้องการ เช่น เมื่อมีการเรียกขานซ้อนเข้ามาจำนวนมาก สถานีต้นทางสามารถไม่สามารถรับสัญญานเรียกขานของใครได้แบบเต็มๆ แต่บังเอิญรับตัวอักษร RP ในสัญญาณเรียกขานได้ ก็ส่งเฉพาะตัวอักษร RP ออกไป  สถานีอื่นใดที่ไม่มี RP อยู่ในสัญญานเรียกขานจะหยุดความพยายามส่งสัญญาน เพื่อให้เฉพาะสถานีที่มีตัวอักษร RP ในสัญญานเรียกขานมีโอกาสติดต่อเข้าไป (ซึ่งก็อาจจะมีมากกว่า 1 สถานีก็เป็นได้ เช่น RP1ABC มาพร้อมกับ E25JRP และ ZZ7RPQ เป็นต้น)  เมื่อทำแบบนี้ ปริมาณสัญญานที่ทับซ้อนกันจะลดลงทำให้รับข้อความได้ง่ายขึ้น ซึ่งในครั้งนี้

เมื่อสามสถานีต่างส่งสัญญานเรียกขานเข้าไป สถานีต้นทางอาจจะรับได้มากขึ้น จาก RP เป็น RP1 สถานีต้นทางก็ส่งคำว่า RP1 กลับมา สถานีอื่นที่เหลือก็จะต้องหยุดออกอากาศ เพื่อให้ RP1ABC เป็นผู้ติดต่อก่อน เมื่อเสร็จแล้วก็จะเริ่มกระบวนการคัดกรองใหม่ซ้ำไปจนครบทุกสถานี (หรือจนหมดแรงไปเสียก่อน)

หากจะยกตัวอย่างเทียบกับการติดต่อด้วยเสียงก็คงจะเหมือนกับการทดสอบสัญญานประจำวันที่แต่ละสถานีก็จะพยายามเรียกขานสถานีควบคุมข่ายจนเสียงทับซ้อนกันไปหมด สถานีแม่ข่ายก็จะตอบกลับสั้นๆ ว่า "ลงท้ายด้วย ....” สถานีอื่นก็จะหยุดการออกอากาศเพื่อให้สถานีผู้ทำการทดสอบสัญญาณระบุเป็นผู้เรียกขานเข้าไปก่อนนั่นเอง

2. ใช้เทคนิค Split Mode

เป็นอีกวิธีหนึ่งในการรับมือกับ Pile up ก็คือใช้ Split Mode นั่นคือการออกอากาศที่ความถี่หนึ่ง แต่รับฟังที่อีกความถี่หนึ่ง หรือที่เราเรียกกันว่า UP นั่นเอง (ลักษณะเดียวกับ Duplex ที่สถานีทวนสัญญาณทั้งหลายทำงานอยู่นั่นแหละครับ แต่คราวนี้เราเป็นคนทำเอง) เช่น สถานี A ส่งสัญญาน CQ ที่ความถี่ 7.007 MHz โดยลงท้ายว่า UP เป็นการบอกว่าเขาจะไปรับฟังที่ความถี่สูงขึ้น หากเราซึ่งเป็นผู้ตอบเรียกกลับไปที่ความถี่ 7.007 MHz สถานี A จะไม่ได้ยิน เราต้องตั้งวิทยุของเราให้รับฟังสัญญานที่ 7.007MHz เอาไว้ แต่เมื่อเราออกอากาศตอบกลับ ให้เครื่องออกอากาศที่ความถี่ที่สูงขึ้นไป (เป็นที่มาของคำว่า UP คือ ผู้ CQ รับฟังที่ความถี่สูงขึ้น) เช่น 7.008 MHz เป็นต้น ซึ่งความถี่ในการส่งกลับนั้น เราจะต้องสุ่มทดลองเปลี่ยนไปเรื่อยๆ จนกว่าจะเจอ โดยจะรู้ได้ก็ต่อเมื่อเราส่งสัญญานเรียกขานไปแล้ว สถานี A ส่งสัญญานเรียกขานของเรากลับมา (ก็ต้องส่งกลับไปถึงเขาด้วยอะนะ) แปลว่าเราส่งสัญญานบนความถี่ที่ A มาแอบฟังอยู่พอดี เราก็ดำเนินการในการติดต่อต่อไป

การที่สถานี A ทำเช่นนี้ ก็เพื่อให้สถานีที่กำลังรุมตอบ CQ อยู่ ได้กระจายตัวกันออกไปทดลองตอบสถานี A ที่ความถี่ต่างๆ เพื่อลดปริมาณการทับซ้อนของสัญญาน ทำให้สถานี A สามารถรับข้อความได้ง่ายขึ้นนั่นเอง

เขา UP มา แล้วเราจะ UP ไป ตรงไหนดี

การที่สถานี A ที่เป็นผู้ CQ ออกอากาศด้วยการลงท้ายว่า UP ผู้ตอบจะไม่รู้ชัดเจนหรอกครับว่าสถานี A ไปคอยรับฟังอยู่ที่ความถี่เท่าไร เพียงรู้ว่าสูงขึ้นไป "ไม่กี่ KHz" (มักจะในช่วง 1-2 KHz) เท่านั้นเอง ให้ไปเดาเอาเอง (ในโหมด CW ถ้าเราเปลี่ยนความถี่ไปเพียง 100 Hz ก็รับกันไม่ได้แล้ว ทำให้ในความถี่ "ไม่กี่ KHz" อาจจะทำให้สถานี 10-20 สถานี กระจายๆ ออกจากกันได้) แล้วทำไมต้องทำเหมือนแกล้งกันด้วย จริงๆ ก็ไม่ได้แกล้งหรอกครับ แต่เพราะถ้ารู้แน่นอนว่าความถี่เท่าไร ทุกสถานีก็จะไปรุมกันอยู่ที่ความถี่นั้นจนสุดท้ายก็รับข้อความไม่ได้เลยอยู่เหมือนเดิม  เว้นแต่บางสถานีที่ CQ จะระบุชัดเจนว่า UP1 หรือ UP2 เขาก็มักจะไปอยู่ "แถวๆ นั้น"

ที่ร้ายกาจกว่านั้นก็คือ เมื่อผ่านไปซักระยะ หลายๆ สถานีก็จะเริ่มจับได้ว่าสถานี A ที่เรียก CQ แอบมารับฟังอยู่ที่ความถี่ไหน ก็จะเริ่มมาออรวมกันจนสถานี A รับข้อความไม่ได้ สถานี A ก็อาจจะเปลี่ยนความถี่ที่รับฟังเพื่อหนีไปอีก สถานีต่างๆ ก็จะต้องตามล่าค้นหากันใหม่อีกรอบ

ดังนั้น เพื่อให้สามารถสื่อสารกับสถานีที่เรียกขานแบบ UP ได้เราก็ต้องศึกษาคู่มือเครื่องวิทยุของเรา เพื่อให้สามารถใช้งาน Split Mode ได้อย่างคล่องแคล่วด้วยนะครับ จะได้ตามล่าสถานีหายากได้สนุกขึ้น และติดต่อกับสถานีหายากได้ครับ 

73 Bangkok CW Group / The DXER Clubstation 
(ขอบคุณภาพประกอบ: hamtoon.net)