คลื่นโทรทัศน์

คลื่นโทรทัศน์

   

    คลื่นโทรทัศน์และไมโครเวฟมีความถี่ช่วง 108 - 1012 Hz มีประโยชน์ในการสื่อสาร แต่จะไม่สะท้อนที่ชั้นบรรยากาศไอโอโนสเฟียร์ แต่จะทะลุผ่านชั้นบรรยากาศไปนอกโลก ในการถ่ายทอดสัญญาณโทรทัศน์จะต้องมีสถานีถ่ายทอดเป็นระยะ ๆ เพราะสัญญาณเดินทางเป็นเส้นตรง และผิวโลกมีความโค้ง ดังนั้นสัญญาณจึงไปได้ไกลสุดเพียงประมาณ 80 กิโลเมตรบนผิวโลก อาจใช้ไมโครเวฟนำสัญญาณจากสถานีส่งไปยังดาวเทียม แล้วให้ดาวเทียมนำสัญญาณส่งต่อไปยังสถานีรับที่อยู่ไกล ๆ

   เนื่องจากไมโครเวฟจะสะท้อนกับผิวโลหะได้ดี จึงนำไปใช้ประโยชน์ในการตรวจหาตำแหน่งของอากาศยาน เรียกอุปกรณ์ดังกล่าวว่า เรดาร์ โดยส่งสัญญาณไมโครเวฟออกไปกระทบอากาศยาน และรับคลื่นที่สะท้อนกลับจากอากาศยาน ทำให้ทราบระยะห่างระหว่างอากาศยานกับแหล่งส่งสัญญาณไมโครเวฟได้

การแพร่ภาพ  (Television  Broadcasting)  หากจะเอาความหมายของคำว่า  Broadcast  แล้ว  คงจะหมายถึงการส่งสัญญาณออกไปรอบตัว  (to  sent  out  in  all  direction)  หลักการเบื้องต้นของการแพร่ภาพโทรทัศน์คือ  การส่งกระจายทั้งภาพและเสียงออกไปในรูปสัญญาณแม่เหล็กไฟฟ้า  เพื่อให้เครื่องรับสามารถรับได้ทั้งภาพและเสียงอย่างต่อเนื่อง  แต่จริง ๆ แล้วภาพที่ต่อเนื่องได้นั้นมาจากการส่งภาพนิ่งที่มีความแตกต่างกันเล็กน้อยหลาย ๆ ภาพต่อเนื่องกันในช่วงเวลาสั้น ๆ เหมือนหลักการของภาพยนต์นั่นเอง  เราได้หลักการอยู่อย่างหนึ่งว่า  หากภาพนิ่งเหล่านั้นถูกนำมาลำดับตั้งแต่  16  ภาพต่อวินาทีขึ้นไป  สายตาของคนเราจะเห็นเป็นภาพต่อเนื่องหรือภาพเคลื่อนที่ได้  เพราะการทำงานของประสาทตามีลักษณะพิเศษที่เรียกว่า  Persistence  of  Vision  เป็นความรู้สึกเห็นติดตาชั่วขณะจึงจะจางหายไปจากระบบประสาท
           เครื่องส่งโทรทัศน์ต้องประกอบไปด้วย  2  ส่วนใหญ่ ๆ คือส่วนที่เป็นสัญญาณภาพและส่วนที่เป็นสัญญาณเสียง  (Visual  and  Aural)  โดยสัญญาณภาพจะส่งไปในรูปของสัญญาณ  เอเอ็ม.  และสัญญาณเสียงจะส่งไปในรูปของสัญญาณ  เอฟเอ็ม.  การแพร่กระจายคลื่นออกไปในรูปของแม่เหล็กไฟฟ้าจากตัวสายอากาศ  (Radiating  Antenna)  โดยทั่วไปหากเป็นสถานีภาคพื้นดินจะครอบคลุมพื้นที่ทางตรงได้ประมาณ  75  ไมล์  หรือ  121  กิโลเมตร
ความถี่โทรทัศน์ช่องต่าง ๆ

            ตามมาตรฐานของ  FCC  กำหนดให้ความถี่โทรทัศน์ทั้งภาพและเสียงมีความกว้างช่องละ  6  เมกะเฮิรตซ์  ในขณะที่มาตรฐาน  CCIR  กำหนดให้กว้างถึง  7  เมกะเฮิรตซ์  โดยแบ่งย่านความถี่ในช่วง  วีเอชเอฟ.เป็นสองแบนด์  คือ  แบนด์ด้านต่ำ  (Lowband)  กับแบนด์ด้านสูง  (Highband)  เนื่องจากความถี่สูงมาก  (Very  High  Frequency)  อยู่ในช่วง  30-300  เมกะเฮิรตซ์  แต่ในย่านความถี่นี้มีการส่งกระจายเสียงของสถานีวิทยุเอฟเอ็ม.  ดังนั้น  ความถี่แบนด์ต่ำในระบบ  FCC  จึงบรรจุช่องโทรทัศน์ช่อง  2-6  เอาไว้  ในขณะที่ระบบ  CCIR  บรรจุช่อง  2-4  เอาไว้  ความถี่แบนด์กลางเป็นของเอฟเอ็ม.  และทางด้านแบนด์สูงของ  FCC  บรรจุช่อง  7-13  ในขณะที่ของ  CCIR  บรรจุช่อง  5-12  เอาไว้
การผสมสัญญาณโทรทัศน์

           สัญญาณโทรทัศน์ประกอบด้วยสัญญาณใหญ่ ๆ  2  สัญญาณคือ  สัญญาณภาพและสัญญาณเสียง  ดังนั้นระบบการผสมความถี่หรือการมอดูเลชั่น  (Modulation  System)  จึงค่อนข้างยุ่งยากพอสมควร  ประการแรกก็คือสัญญาณภาพเป็นสัญญาณที่มีตัวประกอบหลายต่อหลายตัว  ส่วนสัญญาณเสียงเป็นสัญญาณธรรมดาที่ไม่มีความยุ่งยากมากนัก  โดยสัญญาณภาพจะถูกมอดูเลชั่นในระบบเอเอ็ม.  (Amplitude  Modulation)  ทั้งนี้ในระบบเอเอ็ม.  การผสมสัญญาณมิได้ทำให้เกิดการแปรความถี่เป็นความถี่ใหม่ตามสัญญาณความถี่วิทยุแต่อย่างใด  สัญญาณภาพเป็นสัญญาณที่มีสัญญาณซิงโครไนซ์,  แบลงกิ้ง,  อีควอไลซิ่ง  ฯลฯ  รวมอยู่ด้วย  จึงทำให้แบนด์วิดธ์ในการมอดูเลชั่นสูงกว่าที่ควรจะเป็น  ในเครื่องรับโทรทัศน์จึงค่อนข้างจะยุ่งยาก  เมื่อเข้าสู่วิธีการเกี่ยวกับระบบการแปรสภาพสัญญาณให้เป็นภาพที่หน้าจอ  แต่หากเรามอดูเลชั่นในระบบ  เอเอ็ม.  เราจะพบว่าความยุ่งยากจะลดน้อยลง 

            กล้องโทรทัศน์จะรับเอาสัญญาณภาพในรูปของพลังงานแสงเข้าไปยังตัวของมัน เพื่อเปลี่ยนให้เป็นพลังงานไฟฟ้า หลักการเบื้องต้นของกล้องอยู่ที่ว่า แสงจะผ่านเลนส์เข้าไปกระทบแผ่นโฟโต้อิเล็กตริกเพลท (Photoelectric Plate) ของหลอดถ่ายภาพ  ซึ่งหลอดนี้จะทำการสแกนหรือกวาดรับสัญญาณในแนวนอน  (Horizontal  Line)  โดยการบังคับตัวอิเล็กตรอนบีม  (Electron  Beam)  ให้กวาดจากซ้ายไปขวาและบนลงล่าง  โดยภาพหนึ่งเฟรมจะใช้เวลา  1/25  หรือ  1/30  วินาที  รวมการสแกนทั้งหมดด้วยเส้นสแกน  625  เส้น  หรือ  525  เส้น  สัญญาณที่ออกไปทางเอ้าต์พุตจะเป็นสัญญาณไฟฟ้าที่ต่อเนื่อง  (Sequence  of  Electrical  Variation)  สัญญาณภาพดังกล่าวจะถูกส่งไปขยายให้แรงขึ้น  แล้วนำไปผสมกับซิงโครไนซิ่งพัลซ์  (Synchronizing  Pulse)

แล้วทำการผสมสัญญาณทางแอมปลิจูดกับคลื่นพาห์ภาพ (Picture Carrier) เพื่อให้ได้สัญญาณภาพเป็น เอเอ็ม. ส่วนสัญญาณเสียงจะถูกส่งเข้าสู่วงจรขยายสัญญาณก่อนที่จะผสมสัญญาณกับคลื่นพาห์เสียง เพื่อให้ได้สัญญาณเสียงเป็นเอฟเอ็ม.

เครื่องรับโทรทัศน์จะรับสัญญาณจากสายอากาศเข้ามาทั้งภาพและเสียง นำสัญญาณนี้ไปทำการดีเทคเตอร์แยกภาพและเสียงออกไปใช้งาน โดยสัญญาณภาพนั้นจะถูกส่งไปจอหลอดภาพ (CRT) ซึ่งมีส่วนคล้ายหลอดออสซิลโลสโคปที่แก้วข้างหน้าเคลือบฉาบฟลูออเรสเซนต์ไว้ ภายในหลอดจะมีปืนอิเล็กตรอนที่มีการบังคับการบีบลำให้ยิงไปยังหน้าจอ ทำให้สารฟอสเฟอร์เกิดการเรืองแสงขึ้นที่จอ

สัญญาณภาพรวม

หากจะถามว่าเครื่องส่งทำการส่งสัญญาณอะไรมาให้เครื่องรับรับบ้าง หากตอบกันง่าย ๆ ก็ต้องตอบว่า ส่งสัญญาณภาพรวม (Composite Video Signal) ซึ่งการที่เราจะทำให้เครื่องรับโทรทัศน์บรรลุวัตถุประสงค์ได้นั้นต้องให้สถานีโทรทัศน์ส่งสัญญาณต่าง ๆ ดังนี้

1. สัญญาณเสียง

2. สัญญาณภาพ

3. สัญญาณแบลงกิ้ง

4. สัญญาณซิงโครไนซ์

5. สัญญาณอีควอไลซิ่ง

ในส่วนของระบบสัญญาณเสียงเราจะใช้คลื่นพาห์ (Carrier) เฉพาะ เพราะทราบกันเบื้องต้นแล้วว่าระบบเสียงในโทรทัศน์เป็นระบบ เอฟเอ็ม. ส่วนสัญญาณภาพและอื่น ๆ ที่เหลือนั้นเราจะส่งเป็นสัญญาณภาพรวมหรือคอมโพสิท วิดีโอ ซิกแนล (Composite Video Signal) แล้วใช้คลื่นพาห์ภาพส่งออกไป การที่เราต้องส่งสัญญาณทั้ง 5 ตัวออกอากาศแพร่คลื่นออกไปเพื่อวัตถุประสงค์ดังนี้

1. สัญญาณภาพและสัญญาณเสียง เป็นสัญญาณที่ส่งไปเพื่อให้เกิดภาพและเสียงขึ้นในเครื่องรับโทรทัศน์

2. สัญญาณแบลงกิ้ง เป็นสัญญาณที่ส่งเพื่อให้ลบเส้นสะบัดกลับทั้งในแนวตั้งและแนวนอน

3. สัญญาณซิงโครไนซ์ เป็นสัญญาณที่ส่งมาเพื่อช่วยให้วงจรหักเหทางแนวตั้งและวงจรหักเหทางแนวนอน เพื่อให้เครื่องส่งกับเครื่องรับทำงานสอดคล้องตรงกัน

4. สัญญาณอีควอไลซิ่ง เป็นสัญญาณที่ช่วยให้สัญญาณซิงโครไนซ์ทั้งแนวตั้งและแนวนอนยังคงรูปเดิมอยู่ได้ แม้ว่าจะเป็นการสแกนแบบสลับเส้นก็ตาม