สายอากาศแบบ DC ground คืออะไร และป้องกันฟ้าผ่าได้จริงหรือ



สายาอากาศ เป็นอุปกรณ์สำคัญมากอย่างหนึ่งในระบบวิทยุสื่อสาร เรียกว่าถ้าไม่มีสายอากาศแล้วก็คงไม่รู้ว่าจะออกอากาศกันอย่างไร คือมีเครื่องแต่เอาไปออกที่อากาศ ไม่ได้นั่นเอง เวลาเราเลือกซื้อสายอากาศนักวิทยุก็อาจจะพิจารณาในหลายแง่มุม เช่น ความสามารถในการติดตั้ง (ถ้าเป็นย่าน VHF ก็คงไม่เท่าไร เพราะสายอากาศมีขนาดเล็ก แต่ถ้าเป็นย่าน HF ล่ะก็ สายอากาศบางแบบของบางย่านความถี่ต้องการพื้นที่ขนาดครึ่งสนามฟุตบอลเลยทีเดียว) รูปแบบการแพร่กระจายคลื่น อัตราขยายสูงสุด (Gain) วัสดุ ราคา เป็นต้น นอกจากนั้นเมื่อเราดูสเป็คของสายอากาศ ก็อาจจะเห็นคำที่เขียนว่า "DC ground" ซึ่งเป็นที่มาของเรื่องนี้

DC ground คืออะไร

พอเราเห็นตัวหนังสือ DC โดยธรรมชาติ เรามักคิดถึง AC ที่เป็นของคู่กัน คือ
DC = Direct Current
คือ ไฟฟ้ากระแสที่ไหลทางเดียว ทิศเดียว จะไหลมากบ้างน้อยบ้าง จะกระเพื่อมอย่างไรในเวลาใดๆก็ไม่ว่า ขอให้ไหลทางเดียว  อย่าเปลี่ยนทิศ เรียก DC

AC = Alternating Current
คือไฟฟ้ากระแสสลับ คือ ทิศทางมันสลับได้ ประเดี๋ยวก็ไหลทางนี้ เผลอแป้บเดียวไหลอีกด้านหนึ่งซะแล้ว แบบนี้เรียกกระแสสลับ คือ มัน "สลับทิศ"

จนเมื่อเราเห็น DC ground ที่เป็นสเป็คหนึ่งของสายอากาศ เราก็เลยพาลคิดถึง Direct Current Ground ไปซะด้วยความเคยชิน แต่ที่จริงแล้ว DC ground สำหรับสายอากาศนั้นหมายถึง "Direct Connected to ground" แปลง่ายๆ ว่า ถ้าเราเอาโอห์มมิเตอร์ไปจิ้มระหว่างตรงไหนก็ตามของสายอากาศกับกราวด์ (เช่น ชีลด์ ของสายนำสัญญาณ) จะวัดค่าความต้านทานได้ต่ำมาก (เฉียดๆ 0 โอห์ม นั่นเอง) และที่สำคัญคือสายอากาศ ไม่มีสเป็คที่บอกว่าเป็น AC ground หรอกนะครับ (ซึ่งถ้า DC หมายถึง Direct Current ก็น่าจะมีคำนี้คู่กันสิ จริงไหมล่ะ) นั่นคือ ถ้าสายอากาศนั้นเป็น Direct Connect to ground ก็เขียนไว้ว่า DC ground ถ้าไม่ใช่ก็ไม่ต้องเขียน แค่นั้นเอง

ตัวอย่างของสายอากาศแบบ DC ground เช่น
- สายอากาศแบบ folded monopole (บนสุดของบทความนี้)
- สายอากาศตระกูล Ringo Ranger
- สายอากาศแบบ center shorted folded dipole
- สายอากาศตระกูล J-pole และ Slimjim



ภาพที่ 1 สายอากาศแบบ

Folded Monopole

 

 

ภาพที่ 2 สายอากาศแบบ

Center Shorted

Folded Dipole
ส่วนสีแดงมักเป็นโลหะชิ้นเดียว
กับแขนจับ (boom) ที่ยึดห่วง
เข้ากับเสาของสายอากาศ (mast)


 

 

ภาพที่ 3 สายอากาศแบบ

Slimjim (บน)

และ J-Pole (ล่าง)

ตัวอย่างของสายอากาศที่ไม่ใช่ DC ground เช่น
- สายอากาศควอเตอร์เวฟ (quarter wavelength) หรือ ¼λ 
- สายอากาศแบบ Dipole
- สายอากาศแบบ Folded Dipole 



ภาพที่ 4 สายอากาศแบบ

ควอเตอร์เวฟ ( ¼λ )

 

ภาพที่ 5 สายอากาศแบบ

Dipole

 

ภาพที่ 6 สายอากาศแบบ

Folded Dipole

หมายเหตุ
ขอให้เพื่อนสังเกตความแตกต่างระหว่างสายอากาศแบบ Folded Dipole แบบมาตรฐาน ในภาพที่ 6 ซึ่งจะไม่มีการลัดลงจรจุดป้อนหนึ่งลงกราวด์ แต่สายอากาศแบบนี้ถูกดัดแปลงให้มีการลัดวงจรด้านหนึ่งของจุดป้อนลงกราวด์ กลายเป็นแบบใหม่ที่เราเห็นบ่อยในภาพที่ 2

สายอากาศแบบ DC Ground ดีหรือไม่ดีอย่างไร

เป็นเวลานานมาแล้วที่นักวิทยุสมัครเล่นมัก "เชื่อว่า" สายอากาศแบบ DC ground นั้นฟ้าจะไม่ผ่า หรือกันฟ้าผ่าได้ดีกว่า ก็ไม่ทราบว่าเป็นเพราะมีผู้ผลิตสายอากาศบางเจ้าบอกไว้แบบนั้นหรือเปล่า เลยเชื่อต่อๆ กันมา ทั้งที่ในความเป็นจริงแล้วไม่มีทฤษฎีใดบอกว่าจะช่วยไม่ให้ฟ้าผ่าได้ ในทางตรงกันข้ามเสียอีกที่สายอากาศแบบ DC ground antenna น่ะ "ฟ้าชอบ" เป็นพิเศษด้วยซ้ำไป เพราะในยามที่เกิดฟ้าคะนอง "สายฟ้า" ไม่ได้ทำอะไรมากไปกว่าหาทางถ่ายประจุที่สะสมเอาไว้ลงสู่พื้นดินให้ดีที่สุด ก็คือมีความต้านทานต่ำที่สุดนั่นเอง

ดังนั้นที่ผู้ผลิต (บางราย) กล่าวอ้างว่า DC ground แล้วปลอดภัย ฟ้าจะไม่ผ่านั้น ยังไม่มีข้อพิสูจน์ยินยันว่าเป็นจริง เรายังต้องการระบบป้องกันฟ้าผ่า ไม่ให้มันผ่าลงสายอากาศเรา หรือ ผ่าลงก็ให้ไปทางอื่น ไม่ใช่ไปที่เครื่องวิทยุของเราอยู่ ดังนั้นใครที่ใช้สายอากาศ DC ground เวลาฝนตกฟ้าร้องก็ ถอดๆ ปลายสายนำสัญญาณโยนออกไปนอกห้อง นอกบ้านซะเป็นปลอดภัยสุด หรือไม่ก็ ติดตั้งระบบป้องกันอันตรายจากฟ้าผ่าในรูปแบบต่างๆ ที่ได้เคยเขียนไว้ในบล็อกแล้ว (อ่านประกอบ: การป้องกันฟ้าผ่าสำหรับสถานีวิทยุสมัครเล่น)

ที่จริง ระบบสายอากาศอื่น ที่ไม่ใช่ DC ground เช่น พวกที่ป้อนผ่าน capacitors (ตัวเก็บประจุุ) เช่น gamma match เป็นต้น  ดูมีความน่าจะเป็นที่จะหลีกเลี่ยงฟ้าได้ดีกว่าด้วยซ้ำไป แต่อย่างไรก็ตาม อย่าไว้ใจน้ำ อย่าวางใจฟ้า ฟ้าจะผ่าก็ผ่าไม่เลือกอยู่แล้ว ดังนั้นเพื่อลดความเสี่ยงให้มากที่สุดก็ควรทำแบบเดียวกันคือ ปลดสายอากาศ ปลดกราวด์ออกจากสถานี (ในห้องวิทยุ) และติดตั้งระบบป้องกัน (ที่จริงคือ ลดอันตราย ลดความเสียหายจาก) ฟ้าผ่าให้ครบครัน นะครับ

สายอากาศแบบ DC Ground ไม่มีข้อดีบ้างเลยหรือ

ถ้าจะให้นึกถึงข้อดีของสายอากาศแบบ DC ground ก็คงพอนึกได้อย่างหนึ่งว่า มันถ่ายเทประจุที่ค้างๆ เหลือๆ จากการที่มีลมพัดบ้าง การสะบัดไปมาบ้าง ออกไปทางกราวด์ (ที่ต้องต่อลงดินนะครับ จะผ่านทาวเวอร์ หรือเสาท่อแป้บน้ำ ที่ด้านล่างถูกต่อลงดินก็ได้ ไม่ใช่ลอยอยู่) ได้ดี ทำให้ศักย์ไฟฟ้าของสายอากาศต่ำ ลดความเป็นไปได้ที่เครื่องรับวิทยุจะเสียหายจากการนี้ลงได้บ้างนั่นเองครับ

QRU 73
DE HS0DJU / KG5BEJ (จิตรยุทธ จุณณะภาต)